KR20010053232A - 실린더 헤드의 주조 장치 및 주조 방법 - Google Patents

Abstract

실린더 헤드의 고품질 주조품을 얻기 위해, 실린더 헤드의 형상을 이용함으로써 주입 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 대한 적절한 방향성이 논의된다. 용융 금속이 상부 금형과 하부 금형 사이에 형성된 주조 금형 캐비티에 사출되어 그것을 충전함으로써 용융 금속이 응고되어 엔진의 실린더 헤드를 형성하는 공정에 있어서, 구멍(플러그 구멍 및 볼트 구멍)에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형내에 형성되며, 냉각 수단이 각각의 코어 돌기에 부착된다. 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 것들이 외측 코어 돌기에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다. 따라서, 주조 금형 캐비티의 중앙부 및 외측부에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로부터 점진적으로 냉각되기 시작하도록 용융 금속에 대한 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다.

Description

실린더 헤드의 주조 장치 및 주조 방법{CASTING APPARATUS AND CASTING METHOD OF CYLINDER HEAD}

일반적으로 공지된 바와 같이, 자동차 엔진 등에 사용되는 엔진의 실린더 헤드는 실린더 섹션으로의 공기-공급 및 배기 포트와 같은 복잡한 형상을 갖는 경로와, 엔진 냉각수용 경로(워터 재킷)와 엔진 오일용 경로(오일 재킷)를 구비하며 또한 실린더 수에 대응하는 점화 플러그용 플러그 구멍과 실린더 몸체로의 조립 시에 사용되는 다수의 볼트 구멍을 갖는다. 따라서, 이것은 전체적으로 절삭 공정 등과 같은 기계 가공을 행하기 어렵게 만드는 복잡한 형상을 가지며, 통상적으로 그 기본 재료는 그 재료로서 알루미늄 합금 등을 사용하는 주조 제품으로 얻어진다.

이러한 실린더 헤드를 주조-성형하는 주조 방법에 관해서, 압축 공기 등을 허용함으로써 도가니내의 용융 금속을 가압하여 스트로크내의 용융 금속이 상승되어 상승된 용융 금속이 주조될 주형 캐비티에 공급되는 소위 저압 주조 방법(예컨대, 일본 특허 공개공보 제 1-53755 호 참조)이 공지되어 있다. 이 저압 주조 방법에 있어서, 용융 금속이 압축 공기 등에 의해 가압되기 때문에, 안정된 고품질의 주조품이 얻어질 수 있으며, 이러한 방법에서는 소위 피더 헤드가 사실상 전혀 또는 아주 거의 요구되지 않기 때문에, 재료의 수득률을 높은 정도로 향상시키는 것이 가능하므로, 이 방법은 다양한 장점을 갖는다.

여기서, 공기와 같은 가스가 용융 금속이 주입 충전될 주형 캐비티내에 내포되는 경우에, 주조품내의 잔류 가스가 "그로스 다공성(gross porosity)" 등과 같은 주조 결함을 야기하는 경향이 있다. 이러한 주조 결함의 발생을 방지하기 위해, 응고가 게이트로부터 가능한 한 먼 부분에서 개시되도록 주조 공정 후에 용융 금속의 냉각 공정에 방향성을 제공하는 것이 효과적인 방법임이 잘 알려져 있다. 이러한 방향성하에서 용융 금속을 냉각 및 응고시킴으로써, 주형 캐비티내의 잔류 가스는 점차적으로 게이트측으로 이동되어 마침내 게이트 부분에 거주하게 되고, 이러한 상태에서 응고가 완성될 수 있다. 이러한 게이트 부분은 주조 공정의 완료 후에 폐기 부분으로 절단 및 제거되기 때문에, 주조품내에 잔류가 잔류할 가능성이 감소될 수 어, 주조 결함의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

특히, 상기 저압 주조 방법에 있어서, 게이트는 종종 상부 및 하부 금형의 하부 금형상에 형성되는데, 이 경우에, 용융 금속으로 충전된 캐비티내에 잔류하는 가스가 일반적으로 게이트로부터 먼 상부 금형 측으로 상승되게 된다. 따라서, 용융 금속의 냉각이 게이트로부터 가장 먼 상부 금형측으로부터 점진적으로 진행되는 방식의 방향성을 갖도록 용융 금속의 냉각 공정을 수행하는 것이 필수적이다.

또한, 주형 캐비티내의 용융 금속이 냉각 및 응고되는 경우, 주형 표면에 가까운 주형 캐비티의 외측은 일반적으로 그 중앙측보다 냉각되기 쉬운데, 이는 주형으로부터 외측의 자연 열복사에 기인한다. 따라서, 가스는 주형 캐비티의 중앙측에 잔류하는 경향이 있다. 이러한 이유 때문에, 중앙측의 부분 및 주형 캐비티의 외측의 부분에 관하여, 용융 금속의 냉각이 중앙측의 부분으로부터 점진적으로 진행되도록 하는 방식의 방향성을 갖도록 용융 금속의 냉각 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

즉, 일반적인 주조 공정에서, 생산성 등을 향상시키기 위해, 주조 공정 후 용융 금속의 응고시 용융 금속의 응고를 가속화시키도록 냉각 공정이 준비되고, 이러한 냉각 공정에서 단순히 응고 속도를 증가시키는 것뿐만 아니라 상기 방향성을 갖도록 냉각 공정을 수행하는 것이 필수적이다.

전술된 바와 같이, 공기-공급 및 배기 포트에 부가하여, 엔진의 실린더 헤드는 엔진 냉각수용 통로로 기능하는 워터 재킷과 엔진 오일용 통로로 기능하는 오일 재킷과 같은 통로 섹션을 갖는다. 따라서, 이러한 실린더 헤드가 주조-성형되는 경우, 이들 통로 섹션에 대응하는 코어가 주형내에 조립되어 주조가 그내에서 주행된다.

이들 코어가 주형 내측에 조립되는 경우, 코어 프린트가 각 코어의 단부에 설치되며 코어는 일반적으로 이들 코어 프린트를 통해 주형내에 조립된다. 본 명세서에 있어서, "코어 프린트"는 코어 본체와 일체로 설치된 것과 별개의 부재상에 형성되어 코어 본체와 조합하여 사용되는 것 중 임의의 것을 포함한다.

상기 통로 섹션 중에, 워터 재킷과 오일 재킷은, 예정된 통로 단면적이 실린더 헤드의 제한된 공간내에 각각 제공된 후, 통상적으로 서로 가까운 평행한 상부 및 하부 위치에 설치된다.

따라서, 이들 두 유형의 재킷이 주형내에 조립된 경우, 두 유형의 재킷간의 두께를 적절히 유지하도록 두 코어의 축간의 거리를 가능한 한 정확히 유지하는 것이 필수적이다.

그러나, 이들 두 유형의 재킷이 사실상 실린더 헤드의 전체 길이에 걸쳐 길이 방향으로 연장하도록 설치되기 때문에, 코어는 상당히 긴 형상을 갖는다. 따라서, 이들 코어가 각각 주형내에 독립적으로 조립된 경우, 두 유형의 코어의 측간의 거리를 일정하게 안정적으로 유지하기가 어렵다. 또한, 이 경우에는 코어 조립 공정의 수가 증가되고 또한 코어에 대한 조립 디바이스가 보다 복잡하게 되어 생산 원가를 절감하는데 단점이 된다.

특히, 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주형 면의 적어도 일부가 상부 및 하부 주형의 금형 폐쇄 방향에 수직한 방향(측방향)으로 미끄럼운동하는 이동성 사이드 금형의 내측면에 의해 형성되는 구성이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개공보 제 1-53755). 그러나, 이러한 구성이 채택되는 경우, 하부측 워터 재킷 코어가 하부측 금형에 세팅된 후, 상부측 오일 재킷이 상기 이동성 사이드 금형에 세팅되어야 한다.

그러나, 이 경우에는, 사이드 금형의 슬라이딩 작업을 지지하는 주형의 부분이 반복되는 슬라이딩 운동에 의해 마멸되기 때문에, 두 코어의 축간의 거리를 일정하게 안정된 방식으로 유지하기가 어렵다는 문제가 발생된다.

또한, 두 유형의 코어 중 하부측 워터 재킷을 하부 금형내에 조립하기 위해, 코어 프린트 정지부가 워터 재킷 코어의 두 단부상의 코어 프린트에 대응하는 주형의 부분내에 형성되고, 코어 정지부를 결합시키는 결합 섹션이 각각의 코어 프린트 측면에 형성된다. 따라서, 위치설정 및 고정 작업은 일반적으로 결합 섹션이 대응하는 코어 프린트 정지부에 결합하도록 함으로써 수행된다.

그러나, 이러한 종래의 구성에 있어서, 각각의 결합 섹션이 코어의 위치 편위를 방지하기 위해 어떤 방향으로도 이동하지 않게 코어 프린트 정지부를 결합시키도록 그 형상 및 치수가 설정되기 때문에, 코어는 코어 프린트 부분에 의해 두 단부가 완전히 견고한 방식으로 고정된다. 이러한 구성은 주조시 용융 금속이 주형 캐비티내로 충전되도록 분사되는 경우, 코어가 금속 주형과 주 재료로서 주조 샌드를 갖는 코어와의 사이의 열팽창량 차에 기인하여 파열 및 깨지기가 쉽다는 다른 문제를 야기시키는 경향이 있다.

또한, 워터 재킷과 오일 재킷을 독립적으로 주형내에 조립하는 대신에, 두 코어가 예비적으로 일체로 조립되어 이들 예비 조립된 코어가 주형내에 조립되는 다른 구성이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 구성에 있어서도, 코어는 코어간의 온도차 등에 의해 야기된 열팽창량의 차이에 기인하여 파열 및 깨지기 쉽다.

또한, 주지된 바와 같이, 각각의 코어는 그 주 재료로서 주조 샌드를 사용하고 그 주 성분으로서 수지를 갖는 결합제를 그와 혼합함으로써 형성되며, 이 경우, 이러한 코어가 주형내에 조립되어 주조 처리되는 경우, 코어내에 내포된 결합제가 용융 금속의 열에 의해 가스화되고 주조품내의 잔류 가스가 소위 가스 결합을 야기하는 경향이 있다. 따라서, 주조 공정에 있어서, 용융 금속이 응고되기 전에 이러한 가스를 주형외측으로 신속하게 방출하는 것이 필요하다.

따라서, 워터 재킷 코어 및 오일 재킷 코어가 전술된 바와 같이 기다란 형상을 갖기 때문에, 그내에 방생된 가스를 주형외부로 신속하게 방출하기가 어렵다.

또한, 이 경우에 있어서, 주조품 내측의 공기와 같은 잔류 가스에 기인한 "그로스 다공성" 등과 같은 주조 결함의 발생을 방지하기 위해, 응고가 게이트로부터 가능한 한 먼 부분에서 시작하도록 주조 공정 후의 용융 금속의 냉각 공정에 방향성을 부여하는 것이 효과적이다. 특히, 상기 저압 주조 방법에 있어서, 용융 금속의 냉각 공정을 이러한 방향성을 갖도록 실행하는 것이 보다 중요하다.

이 경우에, 그 주 재료가 주조 샌드인 것에 기인하여, 금속 주형에 비해 거의 열을 전달하지 않는 코어를 사용함으로써 냉각 공정의 방향성이 달성될 수 있다면 매우 바람직하다.

주지된 바와 같이, 용융 금속을 주조 금형의 내면에 걸쳐 매끄럽게 분포시키기 위해 또는 용융 금속의 응고후 주조품을 주조 금형 밖으로 원활하게 취하기 위해, 용융 금속을 서로 대면 관계(face to face)로 설치된 주조 금형 사이에 형성된 공간부내로 주입함으로써 주조품이 얻어지는 경우에, 주조 공정전에 주조 금형의 내면을 금형 세척액을 미리 가하는 것이 일반적인 방법이다.

예를 들면, 상기 저압 주조 방법에 있어서, 대부분의 경우에 게이트가 상부 및 하부 금형중 하부 금형측에 형성되기 때문에, 그 결과 용융 금속 온도의 온도 강하에 민감한 상부 금형측상의 보다 나은 용융 금속 분포 특성을 유지하기 위해, 상부 금형의 내면에 금형 세척액을 적절히 가하는 것이 특히 필요하다.

또한, 일반적으로, 주조 공정의 완료시 상부 금형이 상승되어 금형을 개방할 때, 생성된 주조품이 또한 상부 금형과 함께 상승된다. 따라서, 주조품을 상부 금형으로부터 분리시킬 필요가 있다. 이 경우에, 금형 분리 특성이 불량하다면, 이젝터 핀의 가압력을 증가시킬 필요가 있으며, 이에 의해 이젝터 메카니즘의 부피가 크게 되고 생성된 주조품에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서 상부 금형의 내면에 금형 세척액을 적절히 부가하는 것이 필수적이다.

저압 주조 방법에서 주조 금형(상부 금형)의 내면에 금형 세척액을 부가하는 방법과 관련하여, 본 발명의 출원인 등은 상부 금형의 내면에 분말 금형 워시(mold wash)의 도포시 상부 금형의 내면에 충분히 고착되지 않고 떨어진 금형 워시가 다시 상부 금형의 내면에 고착되도록 하여 금형 워시의 고착 효율을 증가시켜 적정한 부가 공정을 제공하는 코팅 방법을 제안하였다(일본 공개공보 제 9-225589 호 참조).

여기서, 예를 들면, 자동차용 실린더 헤드의 주조 공정의 경우에, 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주조 금형 면을 형성하는 다수의 측벽부가 상부 및 하부 금형에 부가하여 설치된다. 상기 특허 출원에 관련된 실린더 헤드 주조 장치에 있어서, 이들 벽부는 하부 금형측상에 샌드 벽으로서 형성된다. 그러나, 이러한 측벽부가 금형 즉, 상부 및 하부 주 주조 금형의 개방 및 폐쇄 방향에 사실상 수직한 방향(측방향)으로 슬라이딩가능한 가동 측벽 주조 금형으로 형성된다는 것은 주지된 사실이다.

측벽부가 측방향으로 슬라이딩가능한 가동 측벽 주조 금형으로 제공되는 이러한 구성에 있어서, 일반적으로 모든 가동 측벽 주조 금형 또는 적어도 하나의 부분(예를 들면, 4면의 측벽부인 경우에 측벽 주조 금형은 적어도 두 면에 대응함)이 하부 금형 측상에 지지되도록 배열된다.

그러나, 측벽 주조 금형이 이러한 방식으로 배열되는 경우, 금형 워시의 도포시, 측벽 주조 금형의 내면에 대한 주조 공정이 상부 금형의 내면과 별개의 방식으로 수행되어야 하며, 주조 공정은 두 번 수행되어야 한다(즉, 두 개의 공정). 이에 의해 고정 효율이 저하된다.

또한, 주조 금형의 내면에 금형 워시를 도포시, 주조 금형의 내면에 대한 금형 워시의 적절한 고착 특성을 보장하는 것이 필수적이다. 여기서, 금형 워시의 고착 특성이 주조 금형의 온도에 의해 영향을 받기 때문에, 코팅시 주조 금형 온도를 적절히 제어하는 것이 필요하다.

또한, 전술된 바와 같이, 예를 들면, 실린더 헤드에 대한 주조 공정 수행시, 실린더 섹션으로의 공기 공급 및 배기 포트, 엔진 냉각수용 경로(워터 제트) 및 엔진 오일용 경로(오일 재킷)과 같은 통로 섹션에 대응하는 코어들이 주조 금형내에 조립된 후, 주조 공정이 수행되며, 이들 코어에 대한 조립 공정 및 금형 워시의 주조 공정은 모두 주조 금형에 대해 수행된다.

따라서, 금형 워시의 주조 공정 및 코어의 조립 공정이 공통적으로 주조 금형에 대해 수행되는 경우, 전체적인 주조 공정의 생산 효율을 향상시키기 위해 두 공정을 적절히 동기화된 타이밍으로 수행하는 것이 중요하다.

발명의 요약

따라서, 본 발명의 목적은 근본적으로 다음과 같다: 엔진용 실린더 헤드의 주조시, 고품질의 주조품을 얻도록 실린더 헤드 형상을 사용하여 주조 공정 후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성이 제공되며, 코어에 대한 손상을 방지하도록 또는 코어내에 발생된 가스를 주조 금형 밖으로 신속히 방출하도록 두 기다란 코어의 축간의 거리가 정확히 유지되며, 따라서 생성된 주조 금형내의 가스 결함을 감소시킬 수 있다. 또한, 가동 측벽 주조 금형을 구비한 주조 금형의 내면에 금형 워시를 도포시, 주조 공정의 효율이 향상되며 주조 금형의 내면에의 금형 워시의 고착 성질이 향상되거나, 또는 금형 워시의 코팅 공정 및 코어의 조립 공정이 함께 수행되는 경우, 주조 공정의 전체적인 생산 효율이 향상된다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 특징에 있어서, 실린더 헤드 주조 장치가 제공되는 바, 이 주조 장치는 서로 분리가능하게 결합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형을 포함하며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통해 두 금형 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 용융 금속을 사출하여 캐비티를 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하며, 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형상에 형성되어 냉각 수단이 각 코어 돌기에 부착되며, 냉각 수단은 비교적 금형의 중심에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 돌기에 부착된 것보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다.

본 발명의 제 2 특징에 있어서, 상기 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 액체이며, 상기 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 기체인 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 3 특징에 있어서, 상기 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 작동이 정지된 후 상기 코어 돌기내의 잔류 냉각 매체를 제거하도록 제거 수단이 설치된 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 4 특징에 있어서, 상기 코어 돌기는 적어도 비교적 실린더 헤드의 중앙에 보다 가까이 위치된 플러그 구멍과 비교적 실린더 헤드의 주변부에 보다 가까이 위치된 볼트 구멍에 대응하는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 5 특징에 있어서, 상기 상부 및 하부 금형과 함께 주조 금형 캐비티를 형성하도록 측벽이 제공되며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 상부 금형 및 하부 금형중 적어도 하나에 설치되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 6 특징에 있어서, 제 1 및 제 2 기다란 코어가 용융 금속이 주조 금형 캐비티내로 사출되기 전에 금형내에 조립되며, 코어 핀이 상기 두 코어 각각의 양 단부상에 설치되며, 제 1 코어가 상기 코어 프린트를 통해 상기 주조 금형내에 조립되며, 상기 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 7 특징에 있어서, 상기 두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 당해 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 8 특징에 있어서, 측벽을 형성하는 측벽 주조 금형이 상기 상부 금형에 의해 지지되며, 금형 냉각 수단이 상기 상부 금형상에 설치되어 그 온도에 따라 상기 상부 금형을 냉각하고, 상기 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치되며, 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정되고 상부 금형이 예정된 범위내의 소정 온도로 냉각된 상태하에서, 금형 워시가 상기 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 9 특징에 있어서, 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 가지며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는, 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 10 특징에 있어서, 실린더 부재내에 냉각 매체 경로를 설치함으로써 스폿 냉각 수단이 형성되고, 실린더 부재는 주조 금형 캐비티의 내측을 향하는 일단면과 상기 금형내에 형성된 장착 구멍에 결합되는 주변부를 갖는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 11 특징에 있어서, 상기 측벽의 일부는 샌드 벽에 의해 형성되며, 스폿 냉각 수단은 상기 샌드 벽 부근에 설치되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 12 특징에 있어서, 상기 게이트를 통해 주조 금형 캐비티내로 사출될 용융 금속을 공급하기 위한 용융 금속 공급 섹션이 상기 하부 금형 아래에 설치되고, 예정된 공간이 용융 금속 공급 섹션과 하부 금형간에 형성되고, 상기 스폿 냉각 수단용 냉각 매체 경로가 상기 공간내에 설치되며, 상기 용융 금속 공급 섹션이 게이트와 연통하도록 하는 연통 경로가 그내에 형성되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 13 특징에 있어서, 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 가지며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는, 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 상기 코어 돌기의 각각에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 가지며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 하부 금형내에 설치되는 실린더 헤드의 주조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 14 특징에 있어서, 서로 분리가능하에 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서, 구멍에 대응하는 다수의 돌기가 상기 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 각각의 코어 돌기에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 15 특징에 있어서, 상부 및 하부 금형과 함께 주조 금형 캐비티를 형성하도록 측벽이 제공되며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상부 금형 또는 하부 금형의 적어도 하나에 설치되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 16 특징에 있어서, 제 1 및 제 2 기다란 코어가 용융 금속이 주조 금형 캐비티내로 사출되기 전에 금형내에 조립되며, 코어 핀이 상기 두 코어 각각의 양 단부상에 설치되며, 제 1 코어가 상기 코어 프린트를 통해 상기 주조 금형내에 조립되며, 상기 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 17 특징에 있어서, 두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 당해 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 18 특징에 있어서, 측벽을 형성하는 측벽 주조 금형이 상기 상부 금형에 의해 지지되며, 금형 냉각 수단이 상기 상부 금형상에 설치되어 그 온도에 따라 상기 상부 금형을 냉각하고, 상기 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치되며, 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정되고 상부 금형이 예정된 범위내의 소정 온도로 냉각된 상태하에서, 금형 워시가 상기 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 19 특징에 있어서, 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 20 특징에 있어서, 서로 분리가능하에 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서, 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 상기 코어 돌기의 각각에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 가지며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 하부 금형내에 설치되는 실린더 헤드의 주조 방법이 제공된다.

본 발명은 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 주조 장치 및 주조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조 장치를 도시하는 정면도,

도 2는 주조 장치를 도시하는 측면도,

도 3은 주조 장치의 고정로(holding furnace)의 내측 구조를 개략적으로 도시하는 고정로와 주조 금형의 수직 단면도,

도 4는 주조 금형 장치의 압력 제어 시스템을 개략적으로 도시하는 블록 다이어그램,

도 5는 주조 장치의 상부 금형의 저면도,

도 6은 주조 장치의 하부 금형의 평면도,

도 7은 포트 코어가 그 위에 세팅된 상태의 하부 금형을 도시하는 평면도,

도 8은 코어가 그 위에 세팅된 상태의 하부 금형을 도시하는 수직 단면도,

도 9는 도 8의 화살표(Y9-Y9)의 방향으로 도시한 도면,

도 10a는 사이드 금형의 슬라이드 가이드 메카니즘을 도시하는 상부 금형 및 사이드 금형의 수직 단면도,

도 10b는 도 10a의 화살표(Y10B-Y10B) 방향으로 본 도면,

도 11은 하부 금형상에 워터 재킷 코어와 오일 재킷을 세팅한 상태를 도시하는 수직 부분단면도,

도 12는 하부 금형과 워터 재킷 코어의 코어 프린트간의 결합부를 도시하는 확대 평면도,

도 13은 도 12의 Y13-Y13선을 따라 취한 수직 단면도,

도 14는 주조 금형의 가스 방출 메카니즘을 도시하는 코너 지지 섹션의 확대 수직 단면도,

도 15는 상부 및 하부 금형의 결합 상태를 도시하는 주조 금형의 수직 단면도,

도 16은 상부 금형의 플러그-구멍 형성부를 도시하는 확대 수직 단면도,

도 17은 상부 금형의 볼트-구멍 형성부를 도시하는 확대 수직 단면도,

도 18은 하부 금형의 스폿 냉각 메카니즘을 도시하는 확대 수직 단면도,

도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 캐리지(코어 캐리지)를 도시하는 정면도,

도 20은 제 2 캐리지의 코팅 박스의 상방 및 하방 구동 섹션을 도시하는 확대 도면,

도 21은 제 2 캐리지상에 장착된 덮개 부재의 평면도,

도 22는 주조 금형, 덮개 부재, 스프레이 노즐 및 블로우 노즐간의 관계를 나타내는 수직 단면도,

도 23은 스프레이 노즐, 블로우 노즐 및 덮개 부재내에 설치된 스프레이 노즐 구동 섹션을 도시하는 평면도,

도 24는 스프레이 노즐의 평면도,

도 25는 도 24의 Y25-Y25선을 따라 취한 수직 단면도,

도 26은 스프레이 노즐, 블로우 노즐 및 흡인 디바이스의 시스템 다이어그램,

도 27은 스프레이 노즐의 이동, 분말 금형 워시의 스프레이 공정, 블로우 에어 공급 및 퍼징 에어의 흡인 공정 및 공급간의 관계의 일례를 도시하는 타임 챠트,

도 28은 코어 세팅 디바이스내에 설치된 코어 지지 클로우(claw)용 구동 메카니즘의 측면도,

도 29는 코어 지지 클로우용 구동 메카니즘의 정면도,

도 30은 코어 지지 클로우용 구동 메카니즘의 작동을 설명하는 개략도,

도 31은 종래 기술에 따른 코어 지지 클로우용 구동 메카니즘의 작동을 설명하는 개략도,

도 32는 다른 종래 기술에 따른 코어 지지 클로우용 구동 메카니즘의 작동을 설명하는 개략도,

도 33은 저압 주조 장치를 사용하는 주조 공정의 플로루 챠트,

도 34는 금형 워시의 도포 공정과 코어 세팅 공정을 나타내며 코어 캐리지의 이동에 초점이 맞춰진 플로우 챠트,

도 35는 저압 주조 장치에서의 압력 제어 방법을 나타내는 플로우 챠트,

도 36은 저압 주조 장치에서의 압력 제어 방법을 나타내는 압력 패턴 다이어그램,

도 37은 저압 주조 장치에서의 압력 제어 방법의 구체적 예를 나타내는 압력 패턴 다이어그램,

도 38은 저압 주조 장치에서의 압력 제어 방법의 변형된 예를 나타내는 압력 패턴 다이어그램.

도면을 참조하여, 이하에서 자동차 엔진에 사용되는 실린더 헤드에 대한 주조 공정에 적용되는 경우를 예시함으로써 본 발명의 실시예를 상세히 설명할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 주조 장치를 도시하는 정면도 및 측면도이다. 주조 장치(A)는 하부 금형(DL)과 상부 금형(DU)이 각각 하부 플래튼(1)과 상부 플래튼(2)에 부착되어 상부 플래튼(2)이 하부 플래튼(1)에 대하여 상하로 구동되는 소위 저압 주조 공정에 사용된다. 즉, 상부 금형(DU)은 하부 금형(DL)에 대해 상하로 이동되며, 따라서 두 금형은 서로 분리가능하게 (금형 접합면이 서로 접촉하는 금형 폐쇄 상태와 두 금형이 서로 분리되는 금형 개방 상태 사이에서 선택적으로) 결합된다. 상세히 후술되는 바와 같이, 주조 금형 캐비티의 측벽부를 형성하며 슬라이딩되는 다수의 사이드 금형이 상부 금형(DU)에 부착된다.

주조시 용융 금속을 공급하기 위한 고정로(FH)가 하부 플래트(1)의 하부측에 설치되어 용융 금속이 하부 금형(DL)측으로부터 공급된다. 본 실시예에 있어서, 예를 들면, 알루미늄(Al) 합금이 실린더 헤드를 주조하기 위한 재료로 사용되며, Al의 용융 금속은 고정로(FH)의 내측에 저장된다. 고정로(FH)는 캐리지(4)(고정로 캐리지)상에 고정되는 것이 바람직하며, 고정로 캐리지(4)는 필요시 구동되어 하부 플래튼(1)에 대해 이동된다. 또한, 고정로(FH)의 내부 구조 등과 고정로(FH)를 사용하는 저압 주조 방법의 개요가 후술된다.

상기 주조 장치(A)에 있어서, 두 개의 캐리지(BC, BP)가 상부 금형(DU)이 상승되어 상부 금형(DU)과 하부 금형(DL)간에 금형 개방 공간(K)이 형성된 경우, 이들 두 캐리지가 금형 개방 공간(K)으로 또는 그로부터 전진 후퇴되는 방식으로 설치된다(도 2에서, 이들 캐리지는 간략성을 위해 생략됨).

후술되는 바와 같이, 제 1 캐리지(BP)는 기본적으로 하부 금형(DL)의 게이트에 금속 네트를 세팅하고 주조품을 상부 금형(DU) 밖으로 취출하기 위해 사용되며, 이후 때때로 "생성품 수용 캐리지"로도 지칭된다. 또한, 상세히 후술되는 바와 같이, 제 2 캐리지(BC)는 기본적으로 하부 금형(DL)내에 코어 등을 세팅하고 상부 금형(DU)상에 금형 워시를 도포하기 위해 사용되며, 이후 때때로 "코어 캐리지"로도 지칭된다. 또한, 제 1 및 제 2 캐리지(BP, BC)는 공통 레일(3)상에서 이동된다. 또한, 제 1 및 제 2 캐리지(BP, BC)의 구조 및 작동에 대한 상세한 설명은 후술된다.

다음에, 저압 주조 장치(A)내에 설치된 고정로(FH)에 대해 설명한다. 도 3은 고정로(FH)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 고정로 및 주조 금형의 수직 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 고정로(FH)는 상측에 개구를 갖는 박스 형상으로 형성되며, 도가니(5) 저장 용융 재료(용융 금속)이 베이스(5B)상에 지지되어 그 내에 수용된다. 도가니내의 용융 금속을 가열하여 그것을 예정된 온도로 유지하는 히터가 고정로(FH)의 내측벽면상에 설치된다.

또한, 고정로(FH)의 상측 개구가 고정로(FH)에 분리가능하게 고정된 노 두껑(7)에 의해 기밀 상태로 폐쇄된다. 따라서, 도가니(5)를 덮는 기밀 압력실(Rp)이 고정로(FH)내에 형성된다.

뚜껑(7)의 중앙에 관통 구멍(7h)이 형성되며 이 관통 구멍(7h)을 통해 스트로크(6)가 삽입된다. 이 스트로크(6)는 그 상부가 분배기(9)와 연통하며 하부가 도가니(5)내의 용융 금속내로 담가진다. 다수의 게이트(Di)가 주조 금형(D)내에 형성된 경우에, 분배기(9)는 도가니(5)로부터 각각의 게이트(Di)로 용융 금속을 분배 및 공급하는데 사용되며, 이것은 고정로(FH)의 상면[즉, 노 두껑(7)의 상면]과 주고 금형(D)의 하면[즉, 하부 금형(DL)의 하면] 사이에 설치된다. 여기서, 본 발명에 있어서, 다수의(예를 들면 4개의) 게이트(Di)가 하부 금형(DL)내에 형성된다.

후술되는 바와 같이, 주조 금형(D)은 상부 금형(DU), 하부 금형(DL) 및 다수의 사이드 금형(DS)으로 구성되며, 이들 상부 금형(DU), 하부 금형(DL) 및 사이드 금형(DS)의 각 내면에 의해 형성된 주조 금형 캐비티(Mc)내에 오일 재킷 코어(CO), 워터 재킷 코어(CW) 및 포트 코어(CP)가 위로부터 순서대로 설치된다. 이 캐비티(Mc)는 하부 금형(DL)내에 형성된 게이트(Di)를 통해 분배기(9)의 내측과 연통된다.

압력실(Rp)에 가압 공기를 공급하기 위한 에어 공급 경로(81)가 고정로(FH)내에 형성되며 에어 공급 경로(81)를 통해 공급된 가압 공기의 압력은 도가니(FH)내의 용융 금속의 면에 대해 작용하여 스트로크(6)내의 용융 금속이 상승된다. 그 뒤, 상승된 용융 금속은 스트로크(6)로부터 분배기(9)와 게이트(Di)를 통해 주조 금형(D)의 주조 금형 캐비티(Mc)내로 공급된 사출된다.

가압 공기의 공급 및 중단을 전환하는 개방 및 폐쇄 에어 공급 밸브(82)가 에어 공급 경로(81)내에 설치되며, 가압 공기의 압력을 조절하기 위한 얍력 제어 밸브(83)가 에어 공급 경로(81)내의 개방 및 폐쇄 에어 공급 밸브(82)의 상류측에 설치된다. 또한, 압력 제어 밸브(83)의 개방 각도를 제어하기 위한 서보 메카니즘(84)이 압력 제어 밸브(83)에 부착된다. 따라서, 3개의 압력 제어 밸브(83)와 서보 메카니즘984)이 도가니(FH)내의 용융 금속의 면상에 가해진 압력의 가압 패턴을 변경시키는 가변 압력 제어 수단(85)을 구성한다.

링형 절연체(86)가 주조 금형(D)의 상부 금형(DU)내에 삽입되어 그에 부착되며, 용융 금속이 주조 금형 캐비티(Mc)내로 사출되어 충전된 경우 전도되는 두 개의 와이어(87)가 절연체(86)의 양측에서 상부 금형(DU)의 상부에 각각 접속된다. 또한, 두 개의 와이어(87)는 이들이 서로 도통된 경우 충전 신호를 전송하는 용융 금속 충전 검출 회로(88)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 절연체(86), 와이어(87) 및 용융 금속 충전 검출 회로(88)는 캐비티(Mc)내로의 용융 금속의 충전을 검출하는 충전 검출 센서(89)를 구성한다.

또한, 용융 금속 충전 검출 회로(88)는 가변 압력 제어 수단(85)의 압력 패턴을 변화시키는 압력 패턴 제어 수단(90)에 전기적으로 접속되며, 주조 금형 캐비티(Mc)내로의 용융 금속의 공급 개시후 예정된 설정 시간이 경과된 때 시간 경과 신호를 전송하는 타이머(94)가 압력 패턴 제어 수단(90)에 전기적으로 접속되어 있다. 압력 패턴 제어 수단(90)은 그 내에 설치된 소위 CPU(중앙 처리 장치)를 가지므로, 가변 압력 제어 수단(85)의 압력 패턴이 충전 검출 센서(89)로부터의 충전 신호 또는 타이머(94)로부터의 시간 경과 신호에 근거하여 변경된다.

도 4는 주조 금속 장치(A)의 압력 제어 시스템을 개략적으로 도시하는 블록 다이어그램이다. 도면에 도시된 바와 같이, 압력 제어 시스템은 개방 및 폐쇄 에어 공급 밸브(82)가 ON되어 압력실(Rp)로의 가압 공기 공급이 개시된 경우 ON 신호를 출력하는 압력 개시 신호 스위치(95)와, 용융 금속이 캐비티(Mc)내로 사출된 때 충전 검출 센서(89)로부터 전송된 충전 신호의 수신시 ON 신호를 출력하는 충전 신호 스위치(96)와, 주조 공정의 완료시 ON 신호를 출력하는 주조 완료 스위치(97)를 구비하며, 이들 스위치(95, 96, 97)는 압력 패턴 제어 수단(90)에 전기적으로 접속되어 있다.

압력 개시 신호 스위치(95) 및 주조 완료 스위치(97)가 접속되어 설치된 타이머(94)는 압력 패턴 제어 수단(90)에 접속되며, 이것은 압력 개시 신호 스위치(95)로부터 ON 신호를 수신할 때 작동되며, 작동후 예정된 시간이 경과된 때 On 신호를 출력하고 주조 완료 스위치(97)로부터 ON 신호를 수신할 때 리셋된다.

압력 패턴 제어 수단(90)은 두 개의 CPU 즉, 제 1 및 제 2 CPU(91, 92)를 구비하는 것이 바람직하다.

제 1 CPU(91)는 다음의 방식으로 가변 압력 제어 수단(85)을 제어하도록 배열된다. 압력 개시 신호 스위치(95)로부터 ON 신호를 수신시, 가변 압력 제어 수단(85)은 압력실(Rp)내의 압력을 급격히 상승시키며, 압력 부가 개시뒤 예정된 시간이 경과된 후, 압력 증가률을 완화시키고 충전 신호 스위치(96) 또는 타이머(94)로부터 ON 신호를 수신시 그 때의 압력을 유지하며, 주조 완료 스위치(97)로부터 ON 신호를 수신시, 압력 패턴에 대한 제 1 압력 신호를 출력하여 압력실(Rp)내의 압력을 정상 압력으로 복귀시킨다.

또한, 제 2 CPU(92)는 다음의 방식으로 가변 압력 제어 수단(85)을 제어하도록 배열된다. 충전 신호 스위치(96) 또는 타이머(94)로부터 ON 신호를 수신시, 가변 압력 제어 수단(85)은 압력실(Rp)내의 압력을 상승시키며, 압력이 예정된 값에 도달된 때, 그 때의 압력을 유지하며, 주조 완료 스위치(97)로부터 ON 신호를 수신시, 압력 패턴에 대한 제 2 압력 신호를 출력하여 압력실(Rp)의 압력을 정상 압력으로 복귀시킨다.

이러한 방식에 있어서, 압력 패턴 제어 수단(90)은 그 압력 패턴이 서로 상이한 제 1 및 제 2 압력 신호를 각각 출력하기 위한 제 1 및 제 2 CPU(91, 92) 및 합산 회로(93)에 의해 구성된다. 이 합산 회로(93)는 제 1 CPU(91)로부터의 제 1 압력 신호와 제 2 CPU(92)로부터의 제 2 압력 신호를 더하여, 산출된 합산 신호가 상기 서보 메카니즘(84)에 출력된다.

다음에, 저압 주조 장치(A)에 사용되는 주조 금형(D)에 대해 설명한다.

도 5는 상부 금형(DU)을 금형 결합면으로부터 (즉, 아래에서) 보았을 때 그 구조를 개략적으로 도시하는 저면도이다. 전술된 바와 같이, 상부 금형(DU)은 분리가능하게 하부 금형(DL)에 수직 방향으로 부착되며, 슬라이딩되어 주조 금형 캐비티의 측벽부를 형성하는 다수의 사이드 금형(DS)(DS1, DS2, DS3)이 상부 금형(DU)에 부착된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 주조 금형(D)은 주조 공정에서 한 번에 두 개의 주조품을 제공하도록 즉, 쌍둥이 제품 주조 금형으로 설계되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 두 금형 섹션은 상부 금형(DU)내의 일 다이 플레이트(110)내에 대칭적으로 형성된다.

이들 측방향 성형 섹션에 있어서, 다수의 플러그 구멍 코어 돌기(111)(본 실시예에서는 4개)가 그 중앙부에 형성되며, 다수의 볼트 구멍 코어 돌기(112)(본 실시예에서는 각 측면에 대해 5개)가 각 측면에 형성된다. "플러그 구멍 코어 돌기"는 실린더 헤드의 플러그 구멍에 대응하는 코어 돌기를 의미하며, "볼트 구멍 코어 돌기"는 실린더 헤드의 볼트 구멍에 대응하는 코어 돌기를 의미함을 주목하여야 한다. 즉, 각각의 플러그 구멍 코어 돌기(111)는 점화 플러그가 그것을 통하여 실린더 헤드내로 삽입되는 구멍을 형성하는데 사용되며, 각각의 볼트 구멍 코어 돌기(112)는 실린더 헤드의 볼트 구멍을 형성하는데 사용된다.

여기서, 각각의 주조 금형[상부 금형(DU), 하부 금형(DL) 및 사이드 금형]은 모두 예컨대 강으로 제조된다.

다수의 사이드 금형(DS)(본 실시예에서는, 두 쌍의 DS1, DS2 및 DS3로 총 6개)이 상부 금형(DU)에 부착되며, 실린더 디바이스(121, 122, 123)(사이드 금형 구동 실린더)가 사이드 금형(DS1, DS2, DS3)상에 각각 설치된다.

여기서, 사이드 금형(DS1, DS2, DS3)은 각각 이들 실린더 디바이스(121, 122, 123)를 구동시킴으로써 상부 금형(DU)의 다이 플레이트(110)를 따라 [즉, 상부 금형(DU)과 하부 금형(DL)의 금형 폐쇄 방향에 사실상 수직한 방향으로] 슬라이딩된다.

후술되는 바와 같이, 주조시 및 금형 워시의 도포시, 즉, 주조 금형(D)을 폐쇄함으로써 주조 금형 캐비티를 형성할 때, 사이드 금형(DS1, DS2, DS3)는 각각 도 5에 도시된 바와 같이 폐쇄된 상태로 내측으로 구동된다. 이와 대조적으로, 주조 공정의 완료후 주조품을 주조 금형으로부터 꺼낼 때, 상부 금형(DU)이 상승되어 상부 금형(DU)과 하부 금형(DL)이 개방되고, 그 뒤 사이드 금형(DS1, DS2, DS3)이 외측으로 슬라이딩되어 개방되도록 구동된다.

후술되는 바와 같이, 하부 금형(DL)에 있어서, 상부 금형(DU)에 대응하도록 일 다이 플레이트(130)상에 두 개의 금형 섹션이 대칭적으로 형성되며, 두 개의 섹션을 분리하도록 샌드 벽(138)이 좌우 금형 섹션의 중간에 설치된다. 이 샌드 벽(138)은 코어(CO, CW, CP)를 하부 금형(DL)내에 배열할 때의 동일한 조립 공정에서 하부 금형(DL)내로 조립되는 것이 보다 바람직하다.

이러한 방식으로, 코어(CO, CW, CP) 및 샌드 벽(138)이 하부 금형(DL)내에 배열된 상태에 있어서, 상부 금형(DU)이 하강되어 주조 금형(DU, DL)을 폐쇄한 경우, 하부 금형(DL)내에 조립된 샌드 벽(138)은 상부 금형(DU)의 좌우 섹션의 중간에 위치되며, 따라서 좌우 실린더 헤드 각각의 주조 금형 캐비티의 측벽 중 하나가 형성된다. 즉, 각각의 실린더 헤드의 주조 금형 캐비티에 관해서, 상부 금형(DU)에 부착된 3개의 가동 사이드 금형(DS1, DS2, DS3)과 하부 금형(DL)내에 세팅된 고정 샌드 벽(130)은 그 측면에 대응하는 주조 금형면(측벽 면)을 구성한다.

도 6은 하부 금형(DL)의 평면도이다. 이 하부 금형(DL)에 있어서, 일 다이 플레이트내에 두 개의 금형 섹션이 대칭적으로 형성되며, 도 6에서, 금형 섹션의 일 측면(우측면)만이 도시되어 있으며, 좌측에 형성된다는 것 외에는 우측면과 동일한 형상을 갖는 다른 측면(우측면)에 관해서는 그 상세한 도시가 생략되어 있다.

또한 도 7에 도시된 바와 같이, 코어(CO, CW, CP)가 그 위에 조립되는 코어 프린트 수용 섹션이 후술되는 바와 같이 좌우측 금형 섹션 각각에 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 각각의 금형 섹션의 길이 방향으로 예정된 갭만큼 이격된 제 1 및 제 2 코어 프린트 수용 섹션(131, 132)과, 각각의 금형 섹션의 길이 방향으로 연장되는 방식으로 예정된 갭만큼 이격된 제 3 및 제 4 코어 프린트 수용 섹션(133, 134)는 그 내에 설치된다.

제 1 및 제 2 코어 프린트 수용 섹션(131, 132)은 상기 워터 재킷 코어(CW)가 그 위에 조립되는 코어 프린트 수용 섹션이며, 워터 재킷 코어(CW)의 코어 프린트를 수용하도록 되어 있다. 또한, 제 3 및 제 4 코어 프린트 수용 섹션(133, 134)은 상기 포트 코어(CP)가 조립되는 코어 프린트 수용 섹션이며, 포트 코어(CP)의 코어 프린트를 수용하도록 되어 있다.

도 8에 상세히 도시된 바와 같이, 오일 재킷 코어(CO), 워터 재킷 코어(CW) 및 포트 코어(CP)는 코어 프린트 수용 섹션(131, 134)을 사용함으로써 위에서부터 순서대로 하부 금형(DL)상에 조립된다.

이하, 하부 금형(DL)상에 이들 코어(CO, CW, CP)를 조립하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시예에 있어서, 실린더 헤드의 길이방향으로 연장하는 방식으로 상부 및 하부 위치에 설치된 오일 재킷 코어(CO)와 워터 재킷 코어(CW)에 관하여, 하측에 설치된 워터 재킷 코어(CW)는 그 양 단부에 부착된 제 1 및 제 2 코어 프린트 섹션(141, 142)를 통하여 하부 금형(DL)상에 조립되며, 오일 재킷 코어(CO)는 그 양 단부에 부착된 코어 프린트(143, 144)에 의해 하부 금형(DL)상에 조립되어 워터 재킷 코어(CW)에 의해 지지된다.

여기서, 본 명세서에 있어서, "코어 프린트"는 코어 주 섹션과 일체로 조립된 플레이트와 별개의 부분으로서 코어 주 몸체에 조합된 플레이트를 모두 포함한다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 하측에 세팅된 워터 재킷 코어(CW)는 그 각 단부에 제 1 및 제 2 코어 프린트 섹션(141, 142)을 구비하며, 각각 하측이 개방된 오목한 형상을 갖는 제 1 및 제 2 결합 섹션(141h, 142h)이 각각의 코어 프린트 섹션(141, 142)내에 형성된다. 한편, 제 1 및 제 2 코어 프린트 정지부(131a, 132a)는 각각 상방으로 돌출하는 볼록한 형상을 가지며, 하부 금형(DL)의 제 1 및 제 2 코어 프린트 수용 섹션(131, 132)내에 형성되나. 이 때, 제 1 및 제 2 코어 프린트 섹션(141, 142)의 각각의 결합 섹션[제 1 및 제 2 결합 섹션(141h, 142h)]이 위에서부터 제 1 및 제 2 코어 프린트 수용 섹션(131, 132)의 코어 프린트 정지부[제 1 및 제 2 코어 프린트 정지부(131a, 132a)]에 체결되어 그와 결합된다. 따라서, 워터 재킷 코어(CW)는 하부 금형(DL)상에 조립된다.

또한, 상측에 세팅될 오일 재킷 코어(CO)에 관하여, 코어 프린트 섹션(143, 144)(제 3 및 제 4 코어 프린트 섹션)이 그 양단부에 부착되며, 각각 하측이 개방된 오목한 형상을 갖는 제 1 및 제 2 결합 섹션(143h, 144h)이 워터 재킷 코어(CW)와 동일한 방식으로 각각의 코어 프린트 섹션(143, 144)내에 형성된다. 한편, 제 3 및 제 4 코어 프린트 정지부(141a, 142a)는 각각 상방으로 돌출하는 볼록한 형상을 가지며, 워터 재킷 코어(CW)의 제 1 및 제 2 코어 프린트 섹션(141, 142)의 상면상에 형성된다.

이 때, 제 3 및 제 4 코어 프린트 섹션(143, 144)의 각각의 결합 섹션[제 3 및 제 4 결합 섹션(143h, 144h)]이 위에서부터 제 1 및 제 2 코어 프린트 섹션(141, 142)의 상면에 형성된 코어 프린트 정지부[제 3 및 제 4 코어 프린트 정지부(141a, 142a)]에 체결되어 그와 결합된다. 따라서, 오일 재킷 코어(CO)는 워터 재킷 코어(CW)의 코어 프린트 섹션(141, 142)를 통해 하부 금형(DL)상에 조립된다.

여기서, 상부 금형(DU)이 하강되어 상부 및 하부 주조 금형(DU, DL)이 폐쇄되는 경우, 상부 금형(DU)과 함께 하강된 사이드 금형(DS1, DS2)의 상부 내측면이 오일 재킷 코어(CO)의 코어 프린트 섹션(143, 144)의 상면에 접촉된다.

전술된 바와 같이, 기다란 형상을 갖는 두 개의 코어(CW, CO)중, 상측에 설치된 오일 재킷 코어(CO)가 그 코어 프린트(141, 142)에 의해 지지되는 상태로 하부 금형(DL)상으로 조립되며, 따라서 두 개의 코어(CW, CO)는 각각의 코어 프린트를 통해 주조 금형[하부 금형(DL)]내로 일체로 조립되어, 두 코어(CW, CO)가 각각 주조 금형내로 별개로 조립되는 경우에 비해, 두 코어(CW, CO)의 중심축간의 거리는 매우 안정된 상태로 일정한 값으로 유지된다. 결과적으로, 각각의 코어(CW, CO)에 대응하는 통로(워터 재킷 및 오일 재킷)간의 두께 조절을 명확하게 수행할 수 있다.

또한, 상기 구성의 적용은 다음의 공정을 가능하게 한다. 두 개의 코어(CW, CO)가 미리 일체적으로 조립되며, 이들 조립된 코어(CW+CO)는 또한 하부 금형(DL)내로 조립될 수 있으므로, 코어의 조립 공정의 수를 감소시킬 수 있으며, 자동 조립 공정의 경우에, 작동기의 수를 감소시킬 수 있어 그 결과 코어 조립 장치의 구조를 단순화할 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13에 상세히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 제 1 결합 섹션(141h)의 내면과 제 1 코어 프린트 정지부(131a)의 외면은 사실상 동일한 형상 및 치수를 갖고록 설계되며, 그 결과 제 1 결합 섹션(141h)이 전체 면(테이퍼진 면을 포함하는 4개의 면)에 걸쳐 어떠한 갭도 없이 제 1 코어 프린트 정지부(131a)와 결합되므로, 결합은 전체 면에 걸쳐 이동이 허용되지 않도록 행해진다.

또한, 제 2 코어 프린트 정지부(132a)는 그 볼록한 부분의 두께 치수가 제 2 결합 섹션(142h)의 오목부의 폭보다 코어(CW)의 길이방향으로만 예정된 양만큼 작도록 설계되며, 코어(CW)가 하부 금형(DL)내로 조립될 때, 예정된 양만큼 작은 갭이 제 1 코어 프린트 정지부(132a)의 두 측면의 각각에 길이방향으로 제공된다. 이러한 방식에 있어서, 두 부재간의 위치 관계가 설정된다.

도 12에 명확히 도시된 바와 같이, 코어(CW)의 측방향에 대하여, 제 2 결합 섹션(142h)의 내면의 치수 및 제 2 코어 프린트 정지부(132a)의 외면의 치수가 사실상 동일하게 설정되며, 따라서, 제 2 결합 섹션(142h)은 제 2 코어 프린트 정지부(132a)와 측방향으로 갭이 없도록 즉, 측방향으로 이동되지 않도록 결합된다.

달리 말하면, 제 2 결합 섹션(142h)은 코어(CW)의 길이방향으로만 이동되며, 제 2 코어 프린트 정지부(132a)에 대하여, 어떠한 방향으로도 이동되지 않는다.

이러한 방식으로, 하부 금형(DL)상에 직접 조립된 워터 재킷 코어(CW)의 일 단부 측면상에 설치된 제 1 결합 섹션(141h)은 주조 금형[하부 금형(DL)]의 제 1 코어 프린트 정지부(131a)에 의해, 그로부터 이동하지 않도록 결합되며, 워터 재킷 코어(CW)의 다른 단부 측면상에 설치된 제 2 결합 섹션(142h)은 하부 금형(DL)의 제 2 코어 프린트 정지부(132a)에 의해, 코어(CW)으 길이방향으로만 이동하며 다른 방향으로는 이동하지 않도록 결합된다. 따라서, 코너(CW)에서 어떠한 위치 편위도 야기함 없이 정확한 위치설정이 행해진 후, 코어(CW)와 하부 금형(DL)의 열팽창량의 차는 코어(CW)의 길이방향으로 효과적으로 흡수되므로 코어(CW)가 열팽창량의 차에 의해 야기된 크랙 및 치핑과 같은 손상을 입지않도록 방지할 수 있다.

또한, 워터 재킷 코어(CW)의 양 단부 측면의 코어 프린트(141, 142)상에 설치된 제 3 및 제 4 코어 프린트 정지부(141a, 142a)와, 워터 재킷 코어(CW)위에 설치될 오일 재킷 코어(CO)의 양 단부 측의 코어 프린트(143, 144)내에 형성된 제 3 및 제 4 결합 섹션(143h, 144h)의 경우에, 하부 금형(DL)상에 형성된 제 1 및 제 2 코어 프린트 정지부(131a, 132a)와 워터 재킷 코어(CW)내에 형성된 제 1 및 제 2 결합 섹션(141h, 142h)의 조합의 경우에서와 동일한 방식으로, 제 3 결합 섹션(143h)은 제 3 코어 프린트 정지부(141a)에 의해 그로부터 이동하지 않도록 결합되며, 제 4 결합 섹션(144h)은 제 4 코어 프린트 정지부(142a)에 의해 코어의 길이방향으로만 이동하고 다른 방향으로는 이동하지 않도록 결합된다.

이러한 구성에 의해, 워터 재킷 코어(CW)에 대한 오일 재킷 코어(CO)의 어떠한 위치 편위도 야기함 없이 정확한 위치설정이 행해진 후에, 두 코어(COm CW)의 열팽창량간의 차가 효과적으로 흡수된다. 그 결과, 코어(CO, CW)를 미리 세팅할 시 또는 주조시에, 코어(CO) 및/또는 코어(CW)가 코어(CO, CW)의 열팽창량 차에 의해 야기되는 크랙 또는 치핑(chipping)과 같은 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 주조시에 두 개의 기다란 코어[오일 재킷 코어(CO 및 워터 재킷 코어(CW)]내에 발생된 가스가 흡인되어 코어(CO, CW)의 코어 프린트 섹션을 통해 외부로 방출된다.

즉, 도 14에 상세히 도시된 바와 같이, 예를 들면, 오일 재킷 코어(CO)의 제 4 코어 프린트 섹션(144)과 워터 재킷 코어(CW)의 제 2 코어 프린트 섹션(142)의 측에, 상부 금형(DU)이 하강되어 상부 금형(DU)과 하부 금형(DL)이 폐쇄된 경우, 코어 프린트 섹션(144, 142)의 외면과, 제 2 코어 프린트 수용 섹션(132)의 외면을 포함하는 하부 금형(DL)의 표면과 오일 재킷 코어(CO)의 코어 프린트 섹션(144)의 상면과 접촉하는 사이드 금형(DS1)의 내면이 밀봉됨 공간(101)을 구성한다. 예를 들면, 이 밀봉된 공간(101)과 연통하는 가요성 호스(102)의 일 단부가 사이드 금형(DS2)의 측면에 연결되어 있으며 호스(102)의 타 단부는 가스 흡인 수단으로 작용하는 진공 펌프(103)에 연결된다.

여기서, 진공 펌프(103)은 밀봉된 공간(101)을 진공배기하도록 구동되어 주조시 가스화된 오일 재킷 코어(CO)와 워터 재킷 코어(CW)의 결합재로부터 도출된 가스가 흡인되어 주조 금형 캐비티의 외측으로 방출된다.

이러한 방식에 있어서, 두 코어(CO, CW)의 코어 프린트 섹션(144, 142)를 통해 주조시 두 코어(CO, CW)로부터 발생된 가스를 흡인하는 흡인 수단(103)(진공 펌프)이 설치되기 때문에, 코어가 기다란 형상을 갖더라도, 코어 프린트 섹션(144, 142)을 통해 코어(CO, CW) 내측에 발생된 가스를 강제적으로 흡인하여 이들을 주조 금형 캐비티의 외측으로 반경방향으로 방출할 수 있다. 따라서, 생성된 주조품에 가스 결함이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 경우에 있어서, 두 코어(CO, CW)는 코어 프린트 부분(144, 142)를 통해 주조 금형[하부 금형(DL)]내에 일체적으로 조립된다. 따라서, 코어중 하나가 밀봉된 공간(101)향하지 않아 이것이 사실상 진공 펌프(103)로부터 차단되더라도, 가스 흡인 공정은 다른 코어의 코어 프린트를 통해 수행되어, 코어의 하나에서 발생된 가스를 주조 금형의 외측으로 효과적으로 방출할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 워터 재킷 코어(CW) 및 오일 재킷 코어(CO)는 전술된 방식으로 하부 금형(DL)내에 조립되므로, 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주조 금형 면의 적어도 일부가 코어(CW, CO)의 코어 프린트의 내측면에 의해 형성된다.

즉, 워터 재킷 코어(CW)의 코어 프린트 부분(141, 142)의 각각의 내측면(141f, 142f(도 11 참조)와 오일 재킷 코어(CO)의 코어 프린트 섹션(143, 144)의 각각의 내측면(143f, 144f)는 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주조 금형 면의 적어도 일부를 구성한다.

이러한 방식에 있어서, 각각의 코어(CW, CO)의 코어 프린트(141 내지 144)의 내면(141f to 144f)가 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주조 금형 면의 적어도 일부를 구성하게 되기 때문에, 코어(CW, CO)의 코어 프린트(141 내지 144)는 주조 금형 면의 일 부분을 형성하는데 사용된다.

이 경우에, 주조 금형 면의 일 부분이 주 재료가 주조 샌드인 코어의 측면에 의해 형성되는 주조 금형 부분의 열전달이 다른 주조 금형 부분에 비해 상당한 정도로 감소되므로, 주조 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 방향성을 제공할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 워터 재킷 코어(CW)를 지지하는 측면상의 주조 금형[하부 금형(DL)]내에 형성된 게이트로부터 먼 측에 있는 주조 금형[상부 금형(DU)]으로의 열전달이 감소되므로, 주입 공정후 용융 금속의 냉각 공정은 용융 금속이 게이트(Di)로부터 가장 먼 부분으로부터 응고되기 시작하도록 하는 적절한 방향성을 갖는다.

즉, 주입 공정 후의 용융 금속은 이러한 방향성에 의해 냉각 및 응고되어, 그 결과 주조 금형 캐비티내에 존재하는 가스가 점진적으로 게이트(Di)를 향하여 구동되어 최종적으로 응고 완료시 게이트 부분에 남아있게 된다. 주조 공정의 완료후 이들 게이트 부분이 불필요한 부분으로서 차단되어 제거되기 때문에, 따라서 가스가 주조품에 남아있을 가능성이 감소되고, 이에 의해 주조시에 발생하는 결합을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한 도 7 내지 도 9에 명확히 도시된 바와 같이, 실린더 헤드의 입구 및 배기 포트에 대응하는 포트 코어(CO)가 워터 재킷 코어(CW)와 오일 재킷 코어(CO)에 거의 수직한 방향으로 연장하는 제 3 코어로서 하부 금형(DL)내에 조립되는데, 그 코어 프린트(145, 146)는 코어 프린트 수용 섹션(135, 136)을 포함하는 주조 금형 측벽에 의해 지지된다. 따라서, 포트 코어(CO)의 이들 코어 프린트(145, 146)의 내측면(145f, 146f)는 실린더 헤드의 외측면에 대응하는 주조 금형 면의 적어도 일부를 형성하게 된다.

여기서, 특히, 도 7에서의 좌측[즉, 도 8에서의 우측에 대응하는 하부 금형(DL)의 중앙측]에 있는 포트 코어(CP)에 대해서, 코어 프린트(145)를 지지하는 주조 금형 측벽의 적어도 일 부분이 샌드 벽(138)으로 형성된다.

따라서, 실린더 헤드의 다른 측면에 대응하는 주조 금형 면을 포함하는 주조 금형 부분에 대해서, 상기 부분으로의 열전달이 다른 주조 금형 부분에 비해 상당한 정도로 감소되는데, 그 이유는 전술한 바와 같다. 그 결돠 주입 공정후의 용융 금속의 냉각 공정은 용융 금속이 게이트(Di)로부터 가장 먼 부분으로부터 응고되도록 하는 적절한 방향성을 갖는다. 결과적으로, 주조중 결함의 발생을 감소시킬 수 있다.

도 11에 명확히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 상부 금형(DU)을 하부 금형(DL)을 향해 폐쇄할 때 사이드 금형(DS1)의 테이퍼진 내면(127)을 원활하게 가이드하는데 사용되는 테이퍼진 가이드 부분(141g, 143g)은 원터 재킷 코어(CW)의 코어 프린트(141)의 외면 및 오일 재킷 코어(CO)의 코어 프린트(143)의 외면상에 형성된다.

코어(CW, CO)의 코어 프린트(141, 143)의 외면상에 형성된 테이퍼진 가이드 부분(141g, 143g)에 의해, 상부 금형(DU)이 하부 금형(DL)을 향해 폐쇄되는 경우, 밸개의 방식으로 특수 가이드 섹션을 설치할 필요없이 두 금형의 폐쇄 공정을 원활하게 수행할 수 있다.

또한, 도 8에 명확히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 포트 코어(CP)의 코어 프린트(146)의 외면상에, 상부 금형(DU)이 하부 금형(DL)을 향해 폐쇄될 때 사이드 금형(DS3)의 테이퍼진 내면(126)을 원활하게 가이드하는데 사용되는 테이퍼진 부분(146g)이 설치된다. 보다 바람직하게는, 동일한 유형의 테이퍼 부분(136g)이 또한 코어 프린트 수용 섹션(136)의 외면상에 형성된다.

포트 코어(CP)의 코어 프린트(146)의 외면상에 형성된 테이퍼진 가이드 부분(146g) 및 보다 바람직하게는 코어 프린트 수용 섹션(126)의 외면상에 형성된 동일한 유형의 테이퍼 부분(136g)의 구성에 의해, 상부 금형(DU)이 하부 금형(DL)을 향해 폐쇄되는 경우, 별개의 방식으로 특수 가이드 섹션을 설치할 필요없이 두 금형의 폐쇄 공정을 원활하게 수행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 상부 금형(DU)과 하부 금형(DL)의 금형 폐쇄 방향에 거의 수직한 방향으로 슬라이딩 가능한 사이드 금형(DS)(DS1 내지 DS3)은 상부 금형(DU)에 부착되며, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상부 사이드 금형(DS)의 하측에 위치되어 사이드 금형(DS)의 슬라이딩 공정을 가이드하는데 사용되는 하부 가이드부(119a)는 상부 금형(DU)상에 형성된다.

이 하부 가이드부(119a)의 양 단부 측면은 각각 측방향 가이드부(119b)에 연결되며, 사이드 금형(DS)의 슬라이딩 작동을 가이드하기 위한 프레임형 슬라이딩 가이드(119)가 이들 쌍진 측방향 가이드부(119b)와 하부 가이드부(119a)에 의해 구성된다. 이러한 구성에 의해, 별개의 방식으로 특수 가이드 섹션을 설치할 필요없이 사이드 금형(DS)의 슬라이딩 공정을 원활하게 수행할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 주조 금형(D)의 금형 온도는 주입후 용융 금속의 응고를 가속화시키고 또한 금형 워시를 주조 금형(D)에 도포할 때 주조 금형(D)의 온도(금형 온도)를 적절히 유지하도록 예정된 범위내로 냉각되도록 제어된다.

다음에, 본 실시예에 따라 주조 금형(D)을 냉각하는 제어 작업에 대해 설명한다.

먼저, 상부 금형(DU)을 냉각하는 제어 작업에 대해 설명한다. 전술된 바와 같이, 좌우측 금형 섹션 각각에 있어서, 플러그-구멍 코어 돌기(111)가 그 중간부에 형성되며, 볼트-구멍 코어 돌기(112)가 그 각 측면상에 형성된다(도 5 참조). 본 실시예에 있어서, 상부 금형(DU)용 냉각 제어 기구가 이들 돌기(111, 112)에 부착된다.

즉, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 빈 섹션(111h)이 각 플러그-구멍 코어 돌기(111)내에 그 축방향으로 연장되도록 형성되며, 도 16에 상세히 도시된 바와 같이, 냉각 매체를 빈 섹션(111h)내로 지향시키기 위한 지향 파이프(114)와 냉각 매체를 빈 섹션(111h) 외측으로 방출하기 위한 방출 파이프(115)가 빈 섹션(111h)내에 삽입된다. 지향 파이프(114)는 냉각 매체의 공급원(도시안됨)에 연결되며, 방출 파이프(115)는 냉각 매체의 수집 디바이스(도시안됨)에 연결된다. 냉각 매체의 지향 파이프(114) 및 공급원(도시안됨)과 방출 파이프(115) 및 수집 디바이스(도시안됨)을 포함하는 냉각 매체 순환 시스템은 플러그-구멍 코어 돌기(111)내에 냉각 수단을 구성한다.

또한, 도 17에 상세히 도시된 바와 같이, 빈 섹션(112h)이 각각의 볼트-구멍 코어 돌기(112)내에 그 축방향으로 연장하도록 형성되며, 빈 섹션(112h)내로 냉각 매체를 지향시키는 지향 파이프(116)가 빈 섹션(112h)내에 삽입된다. 볼트-구멍 코어 돌기(112)의 경우에, 빈 섹션(112h)내로 지향된 냉각 매체는 빈 섹션(112h)의 개구를 통해 외측으로 방출된다. 지향 파이프(116)는 플러그-구멍 코어 돌기(111)에 사용된 것과 상이한 냉각 매체 공급원(도시안됨)에 연결된다. 따라서, 볼트-구멍 코어 돌기(112)용 냉각 수단은 냉각 매체 공급원과 지향 파이프(116)를 포함하는 냉각 매체 공급 시스템에 의해 구성된다.

본 실시예에 있어서, 주입후 용융 금속내에 냉각 공정에 대한 적절한 방향성을 제공하도록 또한 결함에 덜 민감한 고품질의 주조품을 얻기 위해, 돌기(111, 112)에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형(DU)의 중앙에 더 가까운 내측 돌기[즉, 플러그-구멍 코어 돌기(111)]에 부착된 것들은 비교적 금형의 주면부에 보다 가까운 외측 돌기[즉, 볼트-구멍 코어 돌기(112)]에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다.

보다 상세하게는, 액체(예컨대, 물)가 플러그-구멍 코어 돌기(111)에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체로서 사용되며, 가스(예컨대, 공기)가 볼트-구멍 코어 돌기(112)에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체로서 사용된다.

이러한 방식에 있어서, 상부 금형(DU)내에 설치된 각각의 코어 돌기(111, 112)에 냉각 수단이 부착되기 때문에, 게이트(Di)로부터 먼 측에 있는 주조 금형[상부 금형(DU)]을 강제적으로 냉각하여 그 결과 용융 금속이 게이트(Di)로부터 가장 먼 부분으로부터 응고가 시작되게 하도록 주입 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다. 또한, 돌기(111, 112)에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기 즉, 플러그-구멍 코어 돌기(111)에 부착된 것들은 외측 코어 돌기 즉, 비교적 금형의 주변부에 보다 가까운 볼트-구멍 코어 돌기(112)에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다. 따라서, 주조 금형 캐비티의 중앙부와 외측부에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로부터 점진적으로 냉각되기 시작하도록 용융 금속에 대한 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다.

즉, 주조후 용융 금속의 응고시, 냉각 수단을 적용함으로써 용융 금속의 응고를 가속화시킬 수 있으며, 단순히 응고 속도를 증가시킬 뿐만 아니라 시린더 헤드의 고유 형상을 사용함으로써 적절한 방향성을 갖는 냉각 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함 등과 같은 문제의 방행을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 안정된 방식으로 고품질 주조품을 제공할 수 있다.

특히, 내측에 위치된 플러그-구멍 코어 돌기(111)에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 액체(물)이며, 외측에 위치된 볼트-구멍 코어 돌기(112)에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 기체(공기)이다. 따라서, 다수의 돌기(111, 112)에 부착된 냉각 수단에 관하여, 열전도 특성을 활용함으로써, 비교적 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 돌기(111)에 부착된 것들이 비교적 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 돌기(112)에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 확실히 세팅할 수 있다.

또한, 특히, 돌기(111, 112)는 적어도 비교적 실린더 헤드의 중앙에 보다 가까운 플러그 구멍과 비교적 실린더 헤드의 주변부에 보다 가까운 볼트 구멍에 대응하도록 형성되기 때문에, 실린더 헤드에 고유한 플러그 구멍 및 볼트 구멍을 활용함으로써, 주조 후 용융 금속에 관하여 적절한 방향성을 갖는 냉각 및 응고 공정을 수행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 내측 돌기[즉, 플러그-구멍 코어 돌기(111)]에 관하여, 돌기(111)에 부착된 냉각 수단의 냉각 작용의 정지후에 돌기(111)의 빈 섹션(111h)내의 잔류 냉각 매체를 제거하기 위해, 도면에 상세히 도시되지는 않았지만, 빈 섹션(111h)을 에어-퍼징하기 위한 퍼징 공기 공급 파이프(잔류 액체 제거 수단)가 그에 부착된다.

이러한 잔류 액체 제거 수단의 적용에 의해, 냉각 매체로 사용된 액체가 온도의 비제어 상태에서 돌기(111)의 빈 섹션(111h)내에 잔류하여, 냉각 수단이 주조 작업에 다음 사이클을 위해 작동되는 경우, 온도 제어의 정밀성을 저하시키는 문제를 명확히 해결할 수 있다. 또한, 이것은 돌기(111)의 빈 섹션(111h)내에 녹이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 하부 금형(DL)을 냉각하기 위한 제어 작동에 대해 설명한다.

본 실시예에 있어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 열전도가 특정 방향이외의 임의의 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 매체(151)가 하부 금형(DL)내에 설치된다.

이 스폿 냉각 매체(151)는 하부 금형(DL)의 예정된 위치에 형성된 장착 구멍(156)에 결합된 주 몸체(152)와, 맹각 매체를 주 몸체(152)내에 형성된 냉각 매체 경로(152h)에 공급하는 공급 파이프(153)와, 냉각 매체 경로(152h)를 통해 냉각 매체를 방출하는 방출 파이프(154)로 구성된다. 그 내측에 냉각 매체 경로(152h)를 포함하는 주 몸체(152)는 실린더 형상으로 형성된다.

공급 파이프(153)는 냉각 매체의 공급원(도시안됨)에 연결되며, 방출 파이프(154)는 냉각 매체용 수집 디바이스(도시안됨)에 연결된다. 주 몸체(152)내에 형성된 냉각 매체 경로(152h), 공급 파이프(153), 냉각 매체(도시안됨)의 공급원, 방출 파이프(154) 및 수집 디바이스(도시안됨)는 스폿 냉각 기구(151)의 냉각 매체 순환 시스템을 구성한다.

스폿 냉각 기구(151)에 있어서, 주 몸체(152)의 주변부는 주 몸체(152)의 팁면이 주조 금형 캐비티(Mc)의 내측을 향하도록 하부 금형(DL)내에 설치된 장착 구멍에 결합된다.

이러한 방식에 있어서, 스폿 냉각 기구(151)는 그 일단부면이 주조 금형 캐비티(Mc)의 내측을 향하도록 하며, 이 부분에서의 용융 금속은 주 몸체(152)의 길이방향으로의 방향성을 갖도록 선택적으로 냉각된다. 또한, 주 몸체(152)는 그 주면부가 하부 금형(DL)내에 형성된 장착 구멍(156)에 결합되기 때문에, 이 결합부가 경계부로 작용하도록 열전도성을 변형할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 하부 금형(DL)은 강으로 제조될 수 있으며, 주 몸체(152)는 예컨대, 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 따라서, 두 부재의 재료를 변경함으로써, 두 부재의 결합부가 경계부로 작용하여 스폿 냉각 기구(151)에 의한 냉각 공정이 상기 방향성을 갖게되도록 열전도성이 변경될 수 있다.

여기서, 이러한 구성 대신에 또는 이러한 구성에 부가하여, 결합부를 통한 열전도를 제한하도록 두 부재의 결합부에 갭이 제공될 수 있다. 또한, 예를 들면, 세라믹 플레임 코팅 층과 같은 단열층이 두 부재의 결합부에 형성되어 열전도가 누 몸체(152)의 길이방향 이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도가 제한될 수 있다.

전술된 바와 같이, 특정 방향[주조 금형 캐비티(Mc)를 향하는 주 몸체(152)의 길이방향] 이외의 다른 방향 열전도가 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 기구(151)가 설치되어 주조 금형 캐비티(Mc)내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 가능성을 효과적으로 감소시켜 그 결과 안정된 상태의 고품질 주조품을 제공할 수 있다.

또한, 전술된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 실린더 헤드의 측면에 대응하는 주조 금형면의 일부가 샌드 벽에 의해 형성되며, 샌드 벽(138)은 하부 금형(DL)내에 조립되며, 상기 스폿 냉각 기구(151)는 샌드 벽(138)의 부금에 설치된다(도 6 및 도 7 참조). 여기서, 스폿 냉각 기구(151)는 가능한 한 게이트(Di)로부터 멀리 있는 샌드 벽(138)의 부근에 설치된다.

전술된 바와 같이, 스폿 냉각 기구(151)는 샌드 벽(138)의 부근에 설치되어 낮은 열전도성을 가지며 냉각되기 어려운 샌드 벽의 부근이 선택적으로 강제 냉각될 수 있다.

또한, 전술된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 게이트(Di)를 통해 주조 금형 캐비티(Mc)내로 사출될 용융 금속을 공급하는 용융 금속 공급 섹션으로 작용하는 분배기(9)가 하부 금형(DL) 아래에 설치된다. 여기서, 하부 금형(DL)의 하면측에 예정된 깊이를 갖는 리세스(105)가 형성되며, 스폿 냉각 기구(151)의 냉각 매체 경로로서 작용하는 공급 파이프(153)와 방출 파이프(154)는 리세스 형상을 갖는 공간(105)내에 설치된다. 또한, 분배기(9)가 게이트(Di)와 연통하도록 하는 연통 실린더(106)가 리세스 형상을 갖는 공간(105)내에 설치된다.

여기서, 생성된 주조품의 기계적 특성에 악영향을 끼치는 이물질이 주조 금형 캐비티(Mc)내로 유입되는 것을 방지하기 위해, 스크린 메시[금속 메시(109)]가 게이트(Di)에 부착된다. 이 금속 메시(109)는 주조품이 취출될 때 통상적으로 제거되며, 매 주조 사이클마다 새롭게 부착된다.

이러한 방식에 있어서, 게이트(Di)를 통해 주조 금형 캐비티(Mc)내로 사출될 용융 금속을 공급하는 용융 금속 공급 섹션(9)(분배기)는 하부 금형(DL) 아래에 설치되며, 분배기(9)와 하부 금형(DL) 사이에 예정된 공간(105)이 형성되고, 스폿 냉각 기구(151)에 대한 냉각 매체 경로(153, 154)가 공간(105)내에 설치되며, 분배기(9)를 게이트(Di)와 연통하도록 하는 연통 실린더(106)가 그 내에 설치된다. 따라서, 냉각 매체 경로(153, 154)는 통상적으로 어떠한 문제를 야기하지 않고 공간을 제공하기가 어려운 하부 금형(DL) 아래에 쉽게 설치되며, 스폿 냉각 기구(151)는 하부 금형(DL) 측에 쉽게 설치된다.

전술된 바와 같이, 상부 금형(DU) 측에, 냉각 수단이 상부 금형(DU)상에 형성된 코어 돌기(111, 112)의 각각에 부착된다. 따라서, 게이트(Di)로부터 가장 먼 측면으로부터 주조 금형[상부 금형(DU)]의 강제 냉각을 개시함으로써 게이트(Di)로부터 가장 먼 부분으로부터 용융 금속이 응고되기 시작하게 하도록 주조 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다. 또한, 코어 돌기(111, 112)에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기(111)플러그-구멍 코어 돌기)에 부착된 것들이 비교적 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기(112)(볼트-구멍 코어 돌기)에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖는다. 따라서, 금형 캐비티(Mc)의 중앙측과 주변측에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로 점진적으로 냉각되기 시작하는 방향성을 갖는 용융 금속의 냉각 공정을 수행할 수 있다.

또한, 열전도가 특정 방향 이외의 임의의 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 기구(151)가 하부 금형(DL) 측에 설치되며, 따라서, 주조 금형 캐비티(Mc)내의 용융 금속의 특정 부분이 하부 금형(DL) 측으로부터 예정된 방향으로 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고되게 된다.

즉, 주조후 용융 금속의 응고시, 냉각 수단을 적용함으로써, 용융 금속의 응고가 가속화될 수 있고, 또한 응고 속도를 단순히 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 실린더 헤드의 고유 형상을 사용함으로써 적절한 방향성을 갖는 냉각 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함 등과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시키며, 그 결과 안정된 상태로 고품질 주조품을 제공할 수 있다.

여기서, 본 실시예에 있어서, 스폿 냉각 기구(151)는 하부 금형(DL)내만 설치되지만, 이것은 상부 금형(DU)내에만 설치되거나 또는 주조 금형(DU, DL) 모두에 설치될 수도 있다.

다음에, 저압 주조 장치(A)에 설치된 제 1 및 제 2 캐리지(BP, BC), 특히 제 2 캐리지(코어 캐리지)(BC)에 대해 설명한다.

전술된 바와 같이, 상부 금형(DU)이 상승되어 하부 금형(DL)에 대해 개방된 공간(K)이 형성된 경우, 이들 캐리지(BP, BC)가 개방된 공간(K)으로 또는 그로부터 진출 및 후퇴된다. 따라서, 개방된 공간(K) 외측에서 코어 및 샌드 벽이 코어 캐리지(BC)상에 장착된 후, 이것은 개방된 공간(K)내로 진출되고, 그 위에 유지된 코어 및 샌드 벽을 하강시켜 이들을 하부 금형(DL)내로 세팅한다.

또한, 후술되는 바와 같이, 코어 캐리지(BC)는 또한 상부 금형(DU)의 주조 금형 내측면을 코팅하는데 사용되는 코팅 박스(T)를 지지하며, 분말 금형 워시 및 코팅 박스(T)를 갖는 사이드 금형(DS)이 개방된 공간(K)내로 상승되어 분말 금형 워시를 상부 금형 내측면[즉, 아래를 향하는 하부 금형(DL)과의 결합면]에 도포한다. 여기서, 본 실시예에 있어서, 금형 워시에 관하여, 예를 들면, 그 주 성분으로서 실리카 클레이를 갖는 재료가 사용된다. 이것 대신에, 예컨대 그 주 성분으로서 탄소를 갖는 다른 금형 워시가 양호하게 사용될 수 있다.

상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)은 하강되어 하부 금형(DL)에 결합되며, 용융 금속이 이들 금형(DU, DS, DL)에 의해 형성된 캐비티(Mc)내로 사출되어 예정된 주조품(실린더 헤드)가 주조 성형된다. 이 때, 생성된 주조품은 상부 금형(DU)이 상승되어 개방된 공가(K)이 형성된 상태에서 제품 수용 캐리지(BP)에 의해 코어 캐리지(BC)의 대기 위치에 반대되는 방향으로 취출된다.

도 19 및 도 21을 참조하여, 코어 캐리지(제 2 캐리지)(BC)에 대해 설명한다. 코어 캐리지(BC)는 그 하부 위치상에 코어 세팅 디바이스를 구비한다. 코어 세팅 디바이스(10)는 가이드 로드(12)에 의해 가이드되면서 상하로 이동되는 베이스 판(13)을 구비하며, 이 베이스 판(13)은 코어 세팅 디바이스(10)의 상방 및 하방 구동 수단으로 작용하는 실린더 헤드에 의해 상하로 이동하도록 구동된다. 도 19의 지면 방향으로 개방 및 폐쇄되는 다수의 지지 클로우(15)가 그 하부상에 지지되며, 지지 클로우(15)를 개방 및 폐쇄하는 작동기를 포함하는 개방 및 폐쇄 기구(16)가 그 내에 설치된다.

상기 코어 세팅 디바이스(10)는 지지 클로우(15)와 나란히 설치되어 종방향으로 연장하는 위치설정 핀(17a)을 갖는다. 위치설정 핀(17a)은 사실상 종방향으로 설치된 실린더 디바이스(17)의 피스톤 로드로 구성되며, 코어 캐리지(BC)는 개방된 공간(K)내측의 예정된 위치로 이동하여 위치설정 핀(17a)이 하부 금형(DL)의 위치설절 구멍(도시안됨)내로 삽입되도록 하강된다. 따라서, 개방된 공간(K)내에서의 코어 캐리지(BC)의 위치설정이 수행된다. 이 위치된 상태에서, 전술된 바와 같은 코어와 샌드 벽의 세팅과 분말 금형 워시에 의한 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)의 내측면의 코팅이 수행된다.

상기 코팅 박스(T)의 외측 셸은 사실상 덮개 부재(21)로 구성되며, 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 문말 금형 워시를 스프레이하는데 사용되는 스프레이 노즐(22)과 공기를 송풍하는데 사용되는 블로우 노즐(23)이 그 내에서 유지된다. 상방의 개구만을 갖는 박스 형상으로 형성된 덮개 부재(21)는 바닥 벽, 전후방 벽 및 좌우측 벽을 갖는다. 따라서, 이것이 개방된 공간(K)내에 위치된 경우, 상방 개구는 상부 금형의 내면을 향하게 된다.

덮개 부재(21)는 코어 세팅 디바이스(10)[베이스 판(13)]보다 높은 위치, 보다 상세하게는 코어 캐리지(BC)의 상부 프레임보다 높은 위치에서 상방 및 하방으로 이동하도록 코어 캐리지(BC)상에 유지된다. 즉, 플레이트(24)는 덮개 부재(21)의 외측 벽상에 설치되며, 상방 및 하방으로의 구동 수단으로 작용하는 실린더 디바이스(25)가 이 판(24)과 코어 캐리지(BC)의 프레임 사이에 설치된다. 코어 캐리지(BC)로부터 상방으로 연장하는 가이드 로드(26)가 판(24)을 관통하여 종방향으로 자유롭게 슬라이딩되므로, 실린더 디바이스(25)의 신축에 따라, 덮개 부재(21)가 상방 및 하방으로 원활하게 구동된다.

도 22 내지 25를 참조하여, 덮개 부재(21), 스프레이 노즐(22) 및 블로우 노즐(23)과 같은 구성 요소에 대해 상세히 설명한다.

덮개 부재(21)는 그 전체 상부 단부 에지 주위에 형성된 플랜지부(21a)를 가지며, 고무와 같은 가요성 부재로 제조된 팩킹(31)이 플랜지부(21a)의 전체 면에 걸쳐 고정된다. 이러한 방식에 있어서, 도 22에 도시된 바와 같이, 덮개 부재(21)는 개방된 공간(K)내로 상승되어, 팩킹(31)이 상부 금형(DU)의 하면과 접촉하여 그에 대해 가압되는 경우, 덮개 부재(21), 상부 금형(DU) 및 사이드 금형(DS)이 덮개 부재(21)내에 밀봉된 공간(M)을 형성하도록 협동적으로 배열된다.

이 때, 본 실시예에 있어서, 밀봉된 체적부를 형성하는 금형-폐쇄 상태와 체적 섹션을 개방하는 금형-개방 상태 사이에서 전환하도록 설치된 사이드 금형(DS)는 모두 전술된 바와 같이 상부 금형(DU)상에 지지되며, 모든 사이드 금형(DS)은 금형-폐쇄 상태로 유지되는 것에 의해 금형 워시가 각각의 사이드 금형(DS)과 상부 금형(DU)의 내측면에 가해진다. 따라서, 사이드 금형의 적어도 일부가 게이트(Di)를 갖는 하부 금형(DL)내에 지지되는 경우와 달리, 별개의 방식으로 금형 워시의 코팅 공정을 두 번 실행할 필요가 없다. 즉, 금형 워시는 코팅 공정을 한번만 수행함으로써 상부 금형(DU)과 모든 사이드 금형(DS)의 내측면에 도포된다. 따라서, 코팅 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

덮개 부재(21)의 전후 측벽의 하부 위치에, 서로 평행하게 신장하도록 슬릿(32)이 형성되며, 이들 슬릿(32)은 사실상 덮개 부재(21)의 전체 길이에 걸쳐 측방향으로 연장한다. 기다란 로드 형상을 갖는 유지 부재(33)가 덮개 부재(21)의 내측에 설치되며, 이 유지 부재(33)의 각 단부는 슬릿을 관통하여 그 내에서 자유롭게 슬라이딩하도록 된다. 덮개 부재(21)의 외측에서 이동 휠로서 작용하는 롤러(34)는 유지 부재(21)의 일 단부(33a)에 부착되어 그 위에서 자유롭게 회전되며, 이 롤러(34)는 덮개 부재(21)의 측벽의 외측에 고정된 가이드 레일(35)상에서 이동한다.

너트 부재(36)가 덮개 부재(21)의 외측에서 유지 부재(33)의 다른 단부(33b)에 고정되며, 이 너트 부재(36)는 슬릿(32)을 따라 길게 연장하는 나사 로드(37)의 원주와 결합된다. 나사 로드(37)는 덮개 부재(21)상에 지지되어 그 위에서 회전하며, 그 일단부는 회전 액추에이터(예컨대 본 실시예에서는 전기 모터)(38)에 연결된다. 이러한 구성에 있어서, 액추에이터(38)를 예컨대 전방으로 회전시킴으로써, 너트 부재(36) 즉, 고정 부재(33)는 도 23의 하방으로 구동되며, 액추에이터(38)를 반대로 회전시킴으로써, 고정 부재가 도 23의 상방으로 구동된다.

스프레이 노즐(22)과 블로우 노즐(23)이 고정 부재(33)에 고정된다. 도 24 및 도 25에 상세히 도시된 바와 같이, 스프레이 노즐(22)은 그 각각의 단부가 폐쇄된 기다란 실린더 주 몸체(22a)를 가지며, 이 실린더 주 몸체(22a)는 기다란 얇은 내부 공통 공간(22b)과 공통 공간(22b)과 각각 연통하는 다수의 연통 구멍(22c)을 갖는다. 이들 연통 구멍(22c)은 소정 간격을 두고 실린더 주 몸체(22a)의 길이방향으로 서로 직렬로 형성되며, 노즐 부재(22d)는 각각 연통 구멍(22c)에 부착된다.

한 쌍의 스프레이 노즐(22)이 그들 사이에 갭을 가지며 고정 부재(33)의 길이방향으로 설치되며, 고정 부재(33)에 고정된다. 각각의 스프레이 노즐(22)은 고정 부재(33)용 고정 스크루 구멍(39)을 갖는다. 스프레이 노즐(22)에 고정 부재(33)를 고정하는 공정은 노즐 부재(22d)가 상방을 향하는 상태로 수행된다.

블로우 노즐(23)이 또한 사실상 스프레이 노즐(22)과 동일한 구조를 갖지만, 이것은 노즐 부재(22d)에 대응하는 부재를 갖지 않으며, 연통 구멍(22c)에 대응하는 그 개구는 실제로 블로우 공기 출구(23c)로 작용한다(도 22 참조).

이 때, 블로우 노즐(23)은 고정 부재(33)에 고정되는데, 이 블로우 공기 출구(23c)는 덮개 부재(21)의 바닥 벽을 향하도록 하방으로 세팅된다. 스프레이 노즐(22)과 동일한 방식으로, 한 쌍의 블로우 노즐(23)이 그들 사이에 갭을 갖는 상태로 고정 부재(33)의 길이방향을 따라 형성된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 코어 캐리지(BC)상에 설치된 금형 워시 공급 수단은 금형 폐쇄 상태에서 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)과 조합하여 밀봉된 코팅 공간을 형성하는 폐쇄 부재로서 작용하는 덮개 부재(21)와 코팅 공간(M)이 형성된 때 코팅 공간(M)내에 위치된 코팅 기구로서 작용하는 스프레이 노즐(22)을 구비한다. 따라서, 폐쇄된 공간(코팅 공간)(M)이 덮개 부재(21)를 사용함으로써 형성된 상태에서, 금형 워시가 자동적으로 스프레이 노즐(22)을 사용함으로써 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)의 내측면에 도포된다.

또한, 금형 워시 도포 수단은 상부 및 하부 주조 금형(DU/DL)의 개방된 공간(K)으로 진출하고 또한 그로부터 후퇴되는 제 2 캐리지(코어)에 부착되며, 캐리지(BC)는 코어를 고정하고 코어를 금형 워시 도포 수단이 부착된 측면의 반대측에서 하부 금형(DL)내로 조립하는 코어 조립 디바이스(10)를 구비한다. 그 결과 금형 워시의 자동 도포 공정이 수행되는 동안 코어의 자동 조립 공정을 수행할 수 있다.

스프레이 노즐(22)로의 분말 금형 워시의 공급은 덮개 부재(21)내에 설치된 가요성 호스(42)를 통해 덮개 부재(21)의 바닥 벽에 부착된 연결 부재(41)로부터 수행된다. 이 호스(42)는 사실상 그 길이방향의 중간 위치에서 스프레이 노즐의 공통 공간(22b)과 연통하는 방식으로 연결된다.(도 24 및 도 25 참조).

블로우 노즐(23)로의 블로우 공기 공급은 상기 슬릿(32)을 통과하는 기다랗고 얇은 가요성 호스(43)를 통해 수행된다. 또한, 덮개 부재(21)의 바닥 벽상에 두 개의 흡인 개구(44)가 그 중앙에 형성된다. 이들 흡인 개구(44)는 호스(45)를 통해 흡인 디바이스(46)(도 26 참조)에 연결된다.

도 26은 스프레이 노즐(22), 블로우 노즐(23) 및 흡인 개구(44)의 연결 경로를 개략적으로 설명한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 공기 공급원(도시안됨)으로부터 공급된 최초의 공기는 연속적으로 조절기(51), 필터(52) 및 건조기(53)를 통과하여 예정된 조절 압력을 갖는 청정 공기를 형성한다.

건조기(53)의 하류측에 서로 평행한 5개 시스템의 분기 경로가 있다. 분기 경로중 하나는 분말 금형 워시의 공급 경로를 형성하며 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(62), 실행기(63) 및 고전압 인가 섹션(64)을 연속적으로 통과한 후 스프레이 노즐(22)에 연결된다. 실행기(63)는 공기 개방 및 폐쇄 밸브(65)를 통해 분말 금형 워시용 저장 탱크(66)에 연결된다. 따라서, 개방 및 폐쇄 밸브가 개방된 상태에서, 분말 금형 워시가 경로(61)에 의해 공급된 탱크(66)로부터 흡인되어 분말 금형 워시가 가압되어 스프레이 노즐(22)로 보내진다.

다른 분기 경로(67)는 공기 개방 및 폐쇄 밸브(65)에 연결되며, 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(68)는 이 분기 경로(67)에 연결된다. 따라서, 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(68)의 개방 및 폐쇄에 응답하여, 공기 개방 밸브 및 폐쇄 밸브(65)가 개방 및 폐쇄된다.

여기서, 고전압 인가 섹션(64)은 고전압 발생기(64A)를 사용하여 전압을 분말 금형 워시에 인가하여 작용제와 예컨대 +(플러스) 전극에 접속된 상부 금형(DU)와의 사이에 예정된 전압차가 발휘된다. 즉, 소위 정전기 흡인 방법이 분말 금형 워시의 고착을 위해 사용된다(즉, 금형 워시의 정전기 코팅).

이러한 방식으로, 전극이 상부 금형(DU)에 접속되며, 금형 워시가 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)의 내측면에 정전기적으로 도포된다. 따라서, 주조 금형의 내측면에 금형 워시를 도포하는데 있어서 균일성 및 고착성을 충분히 향상시킨다.

또 다른 분기 경로(69)는 탱크(66)에 연결되며, 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(70)가 분기 경로(69)내에 삽입된다. 이 개방 및 폐쇄 밸브(70)가 개방된 경우, 탱크(66)내의 분말 금형 워시가 교반되어 실행기(63)로의 분말 금형 워시의 운반을 효과적으로 돕는다.

또 다른 분기 경로(71)는 실행기의 팁 부분에 연결되며, 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(72)가 분기 경로(71)내에 삽입된다. 따라서, 개방 및 폐쇄 밸브(72)가 개방된 경우, 퍼징 공기가 실행기(63)를 통해 스프레이 노즐(22)에 공급된다.

또한, 다른 분기 경로(73)는 블로우 노즐(23)에 연결되며, 전자기 개방 및 폐쇄 밸브(74)가 분기 경로(73)내에 삽입된다. 따라서, 개방 및 폐쇄 밸브(74)를 개방함으로써 블로우 공기가 블로우 노즐을 통해 공급된다.

도 27은 스프레이 노즐(22)의 이동, 스프레이 노즐(22)로부터의 분말 금형 워시의 스프레이 공정, 블로우 노즐(23)로부터의 블로우 공기 공급 및 흡인 개구(44)를 통한 퍼징 공기의 흡인 공정 및 공급간의 관계의 예를 나타내는 타임 챠트이다.

도 27에 도시된 예에 있어서, 스프레이 노즐(22)은 덮개 부재(21)의 일 단부에 있는 최초의 위치로부터 그 진전된 단부로 이동된 후, 다시 최초의 위치로 복귀는 방식으로 작동된다. 이 왕복 운동으로, 상부 및 사이드 금형의 내측면에 분말 금형 워시를 코팅하는 것이 완료된다. 여기서, 본 경우에, 스프레이 노즐(22)의 이동 속도는 일정한 속도로 세팅된다.

스프레인 노즐(22)로부터 분말 금형 워시의 도포는 스프레이 노즐이 최초의 위치로부터 약간 진전된 위치로부터 시작되며, 일단 진전된 단부의 약간 앞 또는 뒤 위치에 현수된다. 그 뒤, 분말 금형 워시의 스프레이 공정이 다시 시작되며, 분말 금형의 스프레이 공정이 최초 위치의 약간 앞에서 완료된다. 또한, 공기 송풍 공정은 분말 금형 워시의 스프레이 공정과 동일한 방식으로 수행된다.

흡인 개구(44)로부터의 흡인 공정은 분말 금형 워시의 스프레이 공정의 개시와 동시에 시작된다. 그러나, 흡인 공정의 완료에 관해, 덮개 부재(21)에 의해 형성된 밀봉된 공간(M)내의 잔류 분말 금형 워시가 흡인 및 수집되는 부가적 작업에 기인하여 분말 금형 워시의 스프레이 공정의 완료로부터 지연된다. 즉, 스프레이 노즐(22)이 최초 위치로 복귀된 후, 흡인 공정이 한 동안 수행된다.

여기서, 퍼징 공기의 공급이 분말 금형 워시의 스프레이 공정의 완료의 약간 전에서 개시된다. 퍼징 공기의 공급은 스프레이 노즐(22)이 최초의 위치로 복귀된 후에도 한 동안 계속되지만, 공급은 흡인 공정의 완료보다 앞서 정지된다.

여기서, 본 실시예에 있어서, 코어를 상방 및 하방으로 고정하는데 사용되는 고정 클로(15)를 구동시키는 실린더 디바이스(14)는 부유 기구에 의해 지지된다.

즉, 통상적으로 예를 들면 도 31에 도시된 바와 같이, 코어(211)용 코어 프린트(212)의 상면상에 형성된 돌기부(213)는 클램퍼(215)에 의해 수평방향으로 고정되며, 일반적으로, 코어(211)는 주조 금형(219)내에 조립된다.

여기서, 위치설정 공정은 코어 프린트(212)의 결합 섹션(212h)이 주조 금형9219)에 설치된 코어 프린트 정지 섹션(219a)에 의해 적절히 결합되며, 조립 공정이 수행된다. 그러나, 실제 작동에 있어서, 주조 금형(219)과 코어(211)간의 열팽창차에 기인하여 위치 편위가 발생되는 경향이 있다. 조립 공정이 이 위치 편위를 갖도록 수행되는 경우(도 31의 파선으로 지시된 부분 참조), 결합 섹션(219a)이 (그에 적절히 결합되어야 할) 코어 프린트 정지 섹션(219a)과 적절히 결합되도록 하기가 어려운데, 이는 이 종래의 예에서, 클램퍼(215)에 의해 클램프를 해제시키고 코어(211)의 중력을 이용함으로써 결합이 행해지기 때문이다. 이러한 이유로, 코어(211)는 그 부유 상태에서 조립되며, 코팅 공정이 이 상태에서 수행된 경우 주조품의 결함이 발생되는 경향이 있다.

또한, 예를 들면 도 32에 도시된 바와 같은 다른 종래의 예에서, 코어 프린트(222)가 코어 프린트(222)의 상면이 그에 대해 가압 공구(227)를 가압함으로써 정지된 상태에서, 실린더(226)에 의해 개방 및 폐쇄된 고정 클로(225)를 사용함으로써 종방향으로 힘을 가함으로써 클램프된다.

이 경우에 있어서, 코어 프린트(222)가 가압되면서 조립 공정이 수행되지만, 코어는 코어 프린트(222)의 결합 섹션(222h)과 주조 금형(229)의 코어 프린트 정지 섹션(229a) 사이에 위치 편위가 있는 경우 손상되거나 또는 치핑되는 경향이 있다.

도 30에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 코어(181)를 고정하기 위한 고정 클로915)를 개방 및 폐쇄하기 위한 실린더 디바이스(16a)가 부유 디바이스(19)에 의해 지지된다. 또한, 압축된 스프링(18)이 코어 프린트(182)의 상면상에 설치되며, 이 압축된 스프링(18)의 상단이 부유 디바이스(19)에 고정된다. 따라서, 코어 프린트(182)는 스프링(18)의 탄성력에 의해 항상 하방으로 가압된다.

상기 부유 디바이스(19)는 상업적으로 입수가능한 종래의 주지된 디바이스이며, 예를 들면, 이것은 공기압이 그에 부가된 상태로 잠금(고정)되며, 공기가 부가되지 않은 상태에서 잠금 상태가 해제되어 (이것이 부유적으로 지지되는 상태에서 부유 상태를 형성한다).

부유 디바이스(19)를 통해 스프링(18)의 상단을 지지함으로써, 스프링(18)[따라서, 코어 프린트(182)]의 상단 지지 섹션이 부유 범위내에서 그 위치가 자유롭게 이동된다.

상기 구성에 있어서, 코어 프린트(182)의 결합 섹션(182h)이 주조 금형(189)의 코어 프린트 정지부(189a)과 결합되어 코어(181)가 주조 금형9189)내에 세팅된 경우, 상부 결합 섹션(182h)과 코어 프린트 정지부(189a) 사이에 위치 편위가 발생하더라도, 코어 프린트(182)의 위치를 부유 디바이스(19)의 부유 기능을 사용함으로써 또는 스프링(18)의 탄성 기능을 수평방향으로 협동적으로 이용함으로써 미세하게 자동적으로 조절된다. 따라서, 원활하고 정확한 결합 상태가 얻어지며, 결합 섹션(182h)의 테이퍼진 면이 코어 프린트 정지부(189a)의 테이퍼진 면에 의해 가이드되며, 스프링(18)의 가압력이 그에 부가된다.

이러한 구성에 의해, 부유 코어의 가능성 및 코어의 손상을 제거할 수 있으며, 이것은 종래의 구성과 구별된다.

도 28 및 도 29는 상기 코어 고정/조립 기구가 특별히 부가된 디바이스를 도시한다. 코어 지지용 고정 클로(15)를 개방 및 폐쇄하기 위한 실린더 디바이스(16a)는 디바이스위에 설치된 부유 디바이스(19)에 의해 지지되며, 압축된 스프링(18)이 코어(CO)의 베이스 판 섹션(143)의 상면상에 설치된다.

여기서, 각각 고정 클로(15)와 같은 부재에 의해 구성된 한 쌍의 코어 고정 기구, 실린더 디바이스(14) 및 부유 디바이스(19)가 코어의 각 측면상에 길이방향으로 설치되어 있다.

다음에, 도 33 내지 도 35에 도시된 플로우 챠트를 참조하여, 상기 구성을 갖는 주조 장치(A)를 사용함으로써 수행된 주조 공정에 대해 설명한다.

이 주조 공정에 있어서, 일련의 공정이 반복적으로 실행되며, 이 경우에 주조 금형(D)에서의 선행 공정에서 성형된 주조품(생성품)을 취출하는 공정부터 먼저 설명한다.

주조 공정의 완료시, 상부 및 하부 금형(DU/DL)이 개방된 경우, 단계 1에서 제 1 캐리지(제품 수용 캐리지)(BP)가 먼저 개방된 공간(K)으로 전진되며, 단계 2에서, 사이드 금형(DS)(DS1 내지 DS3)이 개방된다. 여기서, 이 단계 2에서의 금형-개방 공정이 단계 1과 동시에 수행될 수도 있다.

다음에, 단계 3에서, 상부 금형(DU) 측의 이젝터 기구(도시안됨)가 구동되어 상부 금형(DU)으로부터 주조품을 취출한다. 이 경우, 상부 금형(DU)의 내면이 금형 워시로 코팅되어 있기 때문에, 주조품이 쉽게 상부 금형(DU)으로부터 분리된다. 이렇게 취출된 제품은 그 상측의 제 1 캐리지(BP)에 의해 수용된다.

여기서, 단계 2 및/또는 단계 3과 동시에, 금속 홀더(도시안됨)상에 고정된 금속 네트(109)가 하부 금형(DL)내에 형성된 게이트(Di)에 세팅된다(단계 4). 여기서, 선행 사이클에서 사용된 금속 네트(109)의 임의의 단편이나 또는 선행 사이클에서의 주조로부터 남아있는 잔류 알루미늄의 덩어리에 의해 게이트(Di)가 막혀있는가를 확인하기 위해 사용되는 로드형 센서가 상부 금형(DU)내에 설치된다. 따라서, 게이트(Di)가 금속 네트(109)의 세팅에 앞서 적절히 개방되었는가를 확인할 수 있다.

그 뒤, 단계 5에서, 제 1 캐리지(BP)가 개방된 공간(K)으로부터 종방향으로 후퇴된다. 그 뒤, 이 대신에, 제 2 캐리지(코어 캐리지)(BC)가 개방된 공간(K)s로 진입된다(단계 6).

그 뒤, 제 2 캐리지(BC)의 상측에, 모든 사이드 금형(DS)이 단계 7에서 폐쇄된 후, 금형 워시가 모든 사이드 금형(DS)과 상부 금형(DU)에 도포된다(단계 8).

제 2 캐리지(BC)의 하부에, 단계 7 및 단계 8과 함께, 하부 금형(DL)에의 코어의 세팅(조립)이 코어 세팅 디바이스(10)에 의해 수행된다(단계 9). 이 때, 3 유형의 코어(CW, CO, CP) 및 샌드 벽(138)이 제 2 캐리지(BC)의 하부에 유지되며, 이들 코어(CW, CO, CP)와 샌드 벽(138)은 하부 금형(DL)내에 세팅된다. 여기서, 선행 사이클에서 사용된 코어에 대한 손상으로부터 발생된 임의의 쪼개진 코어가 하부 금형(DL)내에 남아있는지를 확인하기 위해 사용되는 로드형 센서 코어 세팅 디바이스(10)내에 설치된다. 따라서, 손상된 코어의 임의의 단편이 하부 금형(DL)내의 코어 세팅 위치내에 남아있는지를 확인할 수 있다.

도 34의 플로우 챠트를 참조하면, 제 2 캐리지(BC)의 운동에 초점을 맞춰 금형 워시의 도포 공정(단계 8)와 코어 세팅 공정(단계 9)에 대해 상세히 설명한다.

보다 상세하게는, 전술된 바와 같이 상부 금형(DU)이 상승되어 금형이 개방된 경우, 코어 캐리지(BC)가 개방된 공간(K)을 향해 이동한다(SP1). 다음에, 코어 캐리지(BC)의 위치설정 공정이 위치설정 핀(17a)을 사용함으로써 수행된다(SP2). 그 뒤, 코어의 세팅 및 분말 금형 워시의 코팅이 동시에 수행된다. 도 34의 SP# 내지 SP5는 코어를 세팅하는 공정을 나타내며, SP8 내지 SP10은 금형 워시를 스프레이하는 공정을 나타낸다.

하부 금형(DL)에 코어를 세팅시, 먼저 베이스 판(13) 즉, 코어가 실린더 디바이스(14)에 의해 하강된다(SP3). 그 뒤, 고정 클로(15)가 개방되어 코어가 하부 금형(DL)내에 세팅된다(SP4). 그 뒤, 베이스 판(13)이 실린더(14)에 의해 상승된다(SP5).

분말 금형 워시의 도포시, 먼저 코팅 박스(T) 즉, 덮개 부재(21)가 실린더 디바이스(25)에 의해 상승된다(SP8). 그 뒤, 전술된 바와 같이, 분말 금형 워시가 상부 금형(DU)의 내측면에 도포되며(SP9), 코팅 박스(T)가 그 뒤 실린더 디바이스(25)에 의해 하강된다(SP10).

SP5의 공정 및 SP6의 공정의 완료시, 위치설정 핀(17a)이 상승되어 코어 캐리지(BC)와 하부 금형(DL)간의 위치설정 관계가 해제된다(SP6). 그 뒤, 코어 캐리지(BC)가 개방된 공간(K)으로부터 외측으로 후퇴 즉, 이동된다.

여기서, 상기 금형 워시 도포 공정은 도면에 도시된 구성에 의해 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들면, 분말 금형 워시를 스프레이하기 위한 스프레이 노즐(22)의 방향이 분말 금형 워시가 도포되는 주조 금형의 내측면의 방향에 따라 적절히 변경된다. 또한, 블로우 노즐(23)의 방향은 또한 분말 금형 워시의 분산 효과를 고려함으로써 적절히 변경된다. 또한, 코팅 박스(T) 즉, 덮개 부재(21)는 코어 캐리지(BC)로부터 분리된 독립된 부분으로 제공될 수 있다.

전술된 바와 같이, 모든 사이드 금형(DS)이 상부 금형(DU)상에 지지되고 모든 사이드 금형(DS)이 금형 폐쇄 상태로 세팅된 후, 금형 워시가 사이드 금형(DS) 및 상부 금형(DU)의 내측면에 도포된다. 그 뒤, 사이드 금형의 적어도 일부가 하부 금형(DL)상에 지지된 경우와는 달리, 코팅 공정을 별개의 방식으로 두 번 수행할 필요는 없다. 즉, 한번의 코팅 공정에 의해 금형 워시가 상부 금형(DU)과 모든 사이드 금형(DS)의 내측면에 도포되기 때문에, 코팅 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 서로 수직방향으로 분리가능하게 접합될 수 있는 상부 및 하부 금형(DU/DL)이 서로 분리된 상태에서, 제 2 캐리지(BC)의 금형 워시 도포 수단이 구 금형의 개방된 공간(K)내로 이동되어 금형 워시를 도포할 수 있으며, 따라서, 두 주 주조 금형(DU/DL) 사이의 금형 개방 작업을 이용함으로써 금형 워시를 도포할 수 있다. 또한, 금형 워시 도포 수단이 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)의 내측면에 금형 워시를 도포하는 동안, 코어는 하부 금형(DL)내에 조립된다. 따라서, 모두 주조 금형에 관하여 수행되는 금형 워시의 도포 공정과 코어의 조립 공정이 서로 동시에 실행될 수 있다. 따라서, 주조 공정의 전체적인 생산 효율이 향상될 수 있다.

상기 금형 워시의 주조 공정(단계 8) 및 코어 세팅 공정(단계 9)가 완료되고 제 2 캐리지(BC)가 철수된 후(단계 10), 상부 금형(DU)이 하부 금형(DL)을 향해 하강되어 폐쇄된 상태를 형성한다(단계 11).

그 뒤, 단계 12에서, 고정로(FH)의 내측이 가압되어 저압 주조를 수행한다. 도 35의 플로우 챠트와 도 36 내지 도 38의 그래프를 참조하여, 이 가압 공정(단계 12)에서의 압력 제어에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 단계 ST1에서, 압축 공기가 공기 공급 경로(42)를 통해 압력실(20)로 공급된다므오, 도가니(12)내의 용융 금속이 상승되고, 용융 금속이 스트로크(22)를 통해 주조 금형(30)의 캐비티(32)로 공급됨으로써 단계 ST2에서 주조를 개시하고 타이머(60)를 작동시킨다.

이 경우에, 도 36의 압력 패턴(a)으로 도시된 바와 같이, 압축 공기의 공급을 개시한 후 용융 금속이 주조 금형(30)의 게이트(40)에 도달하는데 필요한 예정된 시간(t1)이 경과될 때까지, 압력이 급격히 상승되어 용융 금속을 신속히 가압함으로써, 용융 금속의 온도가 저하되는 것을 방지한다. 용융 금속이 게이트(40)에 도달하는데 필요한 예정된 시간(t1)이 경과된 후, 압력 증가 속도가 감소되어 샌드 코어 사이로 용융 금속을 원활하게 사출한다.

다음에, 단계 ST3에서, 충전 신호의 존재 또는 부존재에 근거하여, 충전 검출 센서(58)가 용융 금속의 충전을 검출하였는지에 관해 판단하며, 충전 검출 센서(58)가 충전된 상태를 검출한 경우, 단계 ST4에서 압력실(20)내의 압력이 도 36의 압력 패턴(b)으로 도시된 바와 같이 증가된다. 충전 검출 센서(58)가 정상적으로 기능하기 때문에, 타이머(60)는 단계 ST5에서 정지된다.

또한, 단계 ST3에서 충전 검출 센서(58)가 용융 금속의 충전된 상태를 검출하지 않은 경우에, 압축 공기 공급의 개시 이래로 예정된 시간(t2)의 경과 뒤 타이머(60)로부터 방출된 경과-시간 신호의 수신시, 단계 ST6에서 압력실(20)내의 압력이 도 36의 압력 패턴(C)로 도시된 바와 같이 증가된다. 이러한 구성에 의해, 충전 검출 센서(58)의 잘못된 검출의 경우에도, 압력실(20)내의 압력은 압축 공기 공급의 개시 이래로 예정된 시간(t2)의 경과후 증가될 수 있다. 따라서, 제품의 결함을 방지할 수 있다.

다음에, 단계 ST7에서, 타이머(30)는 다음 주조 공정의 준비를 위해 리셋되고, 단계 ST8에서 주조 공정이 완료된다.

도 37은 본 실시예에서의 압력 제어 방법의 특정한 압력 패턴을 도시한다. 즉, 압력실(20)에 대한 압력 인가의 개시와 동시에 제 1 CPU(70) 및 타이머(60)가 작동되고, 압력 인가의 개시 뒤 8초 후, 제 1 CPU(70)가 압력 증가 속도를 감소시키기 시작한다. 충전 검출 센서(58)가 충전 신호를 출력한 때(통상적으로, 압력 인가 개시 뒤 13초 후), 제 1 CPU(70)는 이 때의 압력을 유지하며, 제 2 CPU(72)는 압력실(20)의 압력을 증가시킨다. 압력실(20)의 압력이 예정된 값에 도달된 때(통상적으로, 압력 인가 개시 뒤 20초 후), 제 2 CPU(72)도 또한 이 때의 압력을 유지한다. 이 경우에, 압력 인가 개시 뒤 18초 경과 후, 타이머(60)는 ON 신호를 출력하여 제 2 CPU(72)를 작동시킨다. 따라서, 충전 검출 센서(58)가 잘못 검출한 경우에도, 제 2 CPU(72)는 압력 인가의 개시 뒤 18초 후에 작동된다.

또한, 도 38은 상기 압력 제어 방법의 변형예의 압력 패턴을 도시한다. 이 변형에 있어서, 용융 금속이 게이트(40)를 통과할 때의 통과 신호를 출력하는 게이트 통과 센서가 주조 금형(30)의 하부 금형(26)내에 설치되며, 제 3 CPU가 제 1 CPU(70) 및 제 2 CPU(72)에 부가하여 설치된다. 여기서, 다음의 압력 인가 패턴이 기설정된다. 게이트 통과 센서가 통과 신호를 출력한 때(통상적으로, 압력 인가 개시 뒤 9초 후), 제 1 CPU(70)는 이 때의 압력을 유지하며, 제 2 CPU(72)는 압력실(20)내의 압력을 증가시키고, 충전 신호에 근거하여(통상적으로, 압력 인가 개시 뒤 13초 후), 제 2 CPU(72)는 이 때의 압력을 유지하며, 제 3 CPU는 압력실(20)내의 압력을 증가시킨다. 이 경우에, 타이머(60)는 보다 빨리 발생되는 두 경우(즉, 안력 인가로부터 15초 경과와 게이트 통과 센서로부터의 통과 신호를 수신한 후 15초 경과)중 어느 하나에 응답하여 제 3 CPU를 작동시키도록 ON 신호가 출력되는 방식으로 세팅된다.

압력 패턴이 이 변형예에 이해 도시된 바와 같이 세팅된 경우, 제 3 CPU가 압력 인가 뒤 15초 후에 작동될 수 있는 결과에 의해, 시간 경과와 용융 금속의 상승 정도 사이에 발생되는 에러가 최소화되며, 따라서, 상기 실시예에서 기재된 경우(압력 인가 뒤 18초 후)보다 빨리 작동될 수 있기 때문에, 충전 검출 센서(58)가 잘목 검출한 경우에도 고품질의 제품을 유지할 수 있다. 또한, 게이트 통과 센서가 설치되기 때문에, 용융 금속이 게이트(40)를 통과할 때까지의 압력 증가 속도가 상기 실시예에 비하여 증가될 수 있다. 따라서, 용융 금속의 압력 강하를 방지할 수 있다. 또한, 게이트 통과 센서가 요구되지만, 단순한 기능만을 갖는 CPU가 제 1 CPU(70)로서 사용될 수 있으며, 이것은 비용면에서 효과적이다.

전술된 바와 같이, 상기 저압 주조 장치(A)에 있어서, 충전 검출 센서가 정상적인 경우에 충전 신호에 의해 압력 패턴이 변경될 수 있고 충전 검출 센서가 검출하지 못하는 경우에 경과 시간 신호에 의해 압력 패턴이 변경될 수 있도록 가변 압력 제어 수단이 작동된다. 따라서, 충전 검출 센서의 정상 또는 비정상에 무관하게, 압력 패턴이 변경될 수 있다. 따라서, 충전 검출 센서가 잘못 검출한 경우에도, 허용가능한 레벨위로 제품의 질을 유지할 수 있으며, 그 결과 제품 결함의 발생을 방지할 수 있다.

압력 공정(단계 12)의 완료 후 또는 이 단계의 마지막 스테이지의 중간에, 단계 13에서 주조 후 용융 금속의 응고가 가속화되며, 주조 금형(D)에 금형 워시를 도포할 때 주조 금형(D)이 온도(금형 온도)를 적절히 유지하기 위해, 주조 금형(D)을 예정된 범위의 온도로 냉각시키는 냉각 공정이 수행된다. 따라서, 주조 공정이 완료되고, 상부 및 하부 금형(DU/DL)이 개방되고(단계 14), 시퀀스가 단계 1로 복귀되고, 동일한 주조 사이클이 반복된다.

상기 계속적인 주조 사이클에 있어서, 각각의 공정에 요구되는 시간이 예컨대 다음과 같이 기술된다. 가장 긴 압력 공정(단계 12)은 약 200초 동안 지속되고, 다음의 냉각 공정(단계 13)은 약 40초 동안 지속되고, 코어 세팅 공정(단계 9)는 약 20초 동안 지속된다. 또한, 이들 이외의 공정들은 총 약 60 내지 70초 동안 지속된다. 따라서, 단계 13에서의 냉각 공정의 완료로부터 금형 워시 도포 공정(단계 18)까지 약 60 내지 70초의 시간만이 남는다.

즉, 이렇게 짧은 시간내에 주조 후 용융 금속의 응고를 가속화시키는 냉각 공정이 수행되어야 하며, 금형 워시의 고착성(접촉성)을 향상시키도록 주조 금형에 대한 냉각 제어가 또한 수행되어야 한다. 이 경우에, 이들 제어 작업은 서로 간섭하는 경향이 있으며, 적절한 냉각 제어 작업을 제공하지 못한다.

따라서, 본 실시예에 있어서, 전술된 바와 같이, 주조 후 용융 금속의 응고를 가속화시키기 위한 냉각 공정(단계 13)에 있어서, 상부 금형(DU)의 코어 돌기(111, 112)상에 설치된 냉각 수단은 상부 금형(DU)에 대한 금형 워시의 도포시 최적의 온도 범위(예컨대, 260 내지 320℃)를 고려하여, 즉, 보다 상세하게는 상부 금형(DU)의 온도를 260 내지 320℃ 범위로 설정하도록, 상부 금형(DU)의 온도에 따라 상부 금형(DU)의 온도에 대한 냉각 제어를 수행한다. 여기서, 금형 워시가 도포되지 않는 게이트(Di)를 갖는 하부 금형(DL)의 경우에, 금형 온도의 제어 범위는 예컨대 450 내지 510℃로 설정되는 것이 바람직하다.

즉, 본 실시예에 있어서, 상부 금형(DU)에 관하여, 주조 후 용융 금속의 응고를 가속화시키기 위한 냉각 제어는 일반적으로 후에 수행되는(대략, 60 내지 70초 후) 금형 워시의 고착성(접촉성)을 향상시키도록 주조 금형에 대한 냉각 제어로서 활용된다.

이 방식에 있어서, 금형 워시의 도포가 상부 금형(DU)의 온도가 예정된 온도 범위에서 유지되는 상태에서 수행되기 때문에, 적절한 주조 온도하에서 적절한 도포를 수행할 수 있다. 따라서, 상부 금형(DU)과 사이드 금형(DS)의 내측면에의 금형 워시의 고착성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 실시예에 있어서, 소위 쌍둥이 제품 주조 금형(D)이 사용되지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니며, 통상의 단일 제품 주조 금형에 효과적으로 적용된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 모든 사이드 금형(DS)이 이동형이지만, 고정형 즉, 사이드 금형이 일부가 상부 금형에 고정된 것들도 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예는 엔진 실린더 블록이 주조 성형되는 경우를 예시하였지만, 본 발명은 실린더 블록에 한정되지 않고 다양한 다른 주조 제품을 조조 성형하는데 효과적으로 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 실시예에 의해 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 물론 본 발명의 범위내에서 다양한 설계 변경 및 변형이 행해질 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 제 1 특징에 따른 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 냉각 수단이 상부 금형상에 형성된 각각의 코어 돌기에 부착되어 구멍을 형성하므로, 게이트로부터 가장 먼 측에 있는 주조 금형(상부 금형)을 강제로 냉각하여 용융 금속이 게이트로부터 가장 먼 부분으로부터 응고되기 시작하도록 주조 공정 후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다. 또한, 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 것들이 외측 코어 돌기에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다. 따라서, 주조 금형 캐비티의 중앙부 및 다른 부분에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로부터 점진적으로 냉각되도록 용융 금속에 대한 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다.

즉, 주조 공정후 용융 금속의 응고시, 용옹 금속의 응고는 냉각 수단을 적용함으로써 가속화되며, 실린더 헤드의 고유한 형상을 활용함으로써, 단순히 응고 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉각 공정을 적절한 방향성을 갖도록 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 보다 안정적으로 고품질의 주조품을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 1 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 내측에 위치된 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 액체이며, 외측에 위치된 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 기체이다. 따라서, 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 액체와 기체간의 열전도 특성 차를 이용함으로써, 비교적 금형의 중앙부에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 것들이 비교적 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 명확하게 설정할 수 있다.

본 발명의 제 3 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 2 특징과 동일한 효과를 얻는다. 특히, 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 작동을 정지한 후 코어 돌기 내측의 잔류 냉각 매체(즉, 액체)를 제거하도록 제거 수단이 설치되므로, 냉각 매체로 작용하는 액체가 코어 돌기내에 그 온도를 제어할 수 없는 상태로 잔류하는 것을 확실히 방지할 수 있으며, 그 결과 돌기내의 냉각 수단이 다음의 주조 작업 사이클에서 작동되는 경우, 온도 제어의 정밀성이 저하되는 것을 방지한다. 또한, 돌기내의 녹의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 4 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 1 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 코어 돌기가 적어도 비교적 실린더 헤드의 중앙에 보다 가까이 위치된 플러그 구멍과 비교적 실린더 헤드의 주변부에 보다 가까이 위치된 볼트 구멍에 대응하므로, 실린더 헤드에 고유한 플러그 구멍 및 볼트 구멍을 이용함으로써, 주조 공정 후 용융 금속에 대해 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고 공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 제 5 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 1 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그 결과 안정한 방식으로 고품질의 주조품을 제공할 수 있다.

본 발명의 제 6 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 1 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 제 1 및 제 2 기다란 코어중 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지된다. 따라서, 두 코어가 각각의 코어 프린트를 통해 주조 금형내에 일체로 조립되므로, 코어의 축간 거리가 두 코어가 별개의 방식으로 주조 금형내로 조립되는 경우에 비해 고정된 값으로 보다 안정되게 유지된다. 따라서, 각각의 코어에 대응하는 경로간의 두께를 명확하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 구성의 적용은 다음 공정을 가능하게 한다. 두 코어가 예비적으로 일체로 조립되며, 이들 조립된 코어가 또한 하부 금형내로 조립될 수 있다. 따라서, 코어에 대한 조립 공정의 수를 감소시킬 수 있으며, 자동 조립 공정의 경우에, 액추에이터의 수를 감소시킬 수 있어 그 결과 코어 조립 디바이스의 구조를 단순화할 수 있다.

본 발명의 제 7 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 6 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되므로, 코어 프린트 섹션을 통해 코어내에 발생된 가스를 강제적으로 흡인하여 그것을 주조 금형 캐비티 외측으로 쉽게 방출할 수 있다. 따라서, 생성된 주조품의 가스 결함을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 경우에 있어서, 두 코어가 코어 프린트 부분을 통해 주조 금형내에 일체로 조립되므로, 코어중 하나가 사실상 흡인 수단으로부터 차단되는 경우에도, 가스 흡인 공정이 다른 코어의 코어 프린트를 통해 수행되어, 상기 주조 금형 외측의 코어 중 하나에 발생된 가스마저 효과적으로 방출할 수 있다.

본 발명의 제 8 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 1 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 다수의 측벽 주조 금형이 상부 주조 금형에 의해 지지되며, 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치된다. 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정된 상태하에서, 금형 워시가 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포된다. 따라서, 측벽 주조 금형의 적어도 일부가 게이트가 형성된 하부 주조 금형상에 지지되는 경우와 달리, 금형 워시의 코팅 공정을 두 공정으로 분할할 필요가 없다. 즉, 하나의 코팅 공정동안 상부 주조 금형과 모든 측벽 주조 금형의 내측면에 금형 워시를 도포할 수 있으며, 그 결과 코팅 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 상부 주조 금형상에 그 온도에 따라 주조 금형을 냉각시키기 위한 금형 냉각 수단이 설치되는 경우에, 상부 주조 금형이 예정된 온도 범위내의 소정 온도로 냉각되는 조건하에서 금형 워시의 코팅이 수행된다. 따라서, 주조 금형의 적절한 온도에서 코팅 공정을 수행할 수 있으며, 그 결과 주조 금형의 내측면에의 금형 워시의 적절한 고착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 9 특징에 따른 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 우려를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그 결과 안정한 방식으로 고품질의 주조품을 제공할 수 있다.

본 발명의 제 10 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 9 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 실린더 부재의 일단면이 주조 금형 캐비티의 내측을 향하도록 실린더 부재내에 냉각 매체 경로를 설치함으로써 스폿 냉각 수단이 형성되므로, 이 부분내의 용융 금속이 실린더 부재의 길이방향으로 적절한 방향성을 갖도록 선택적으로 냉각된다. 또한, 실린더 부재가 금형내에 형성된 장착 구멍에 결합된 그 주변부를 갖기 때문에, 경계부로서 작용하는 결합부에 의해 열전도성을 변경할 수 있다. 예를 들면, 실린더 부재와 주조 금형의 재료를 차별화함으로써 또는 결합 섹션내에 단열층을 설치함으로써, 실린더 부재의 열전도가 길이방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 용이하게 제한할 수 있다.

본 발명의 제 11 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 9 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 측벽의 일부는 샌드 벽에 의해 형성되며, 스폿 냉각 수단은 샌드 벽 부근에 설치된다. 따라서, 저열전도성을 가지며 냉각에 덜 민감한 샌드 벽의 부근을 선택된 방식으로 강제적으로 냉각할 수 있다.

본 발명의 제 12 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 9 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 게이트를 통해 주조 금형 캐비티내로 사출될 용융 금속을 공급하기 위한 용융 금속 공급 섹션이 하부 금형 아래에 설치되고, 예정된 공간이 용융 금속 공급 섹션과 하부 금형간에 형성되고, 스폿 냉각 수단용 냉각 매체 경로가 공간내에 설치되며, 용융 금속 공급 섹션이 게이트와 연통하도록 하는 연통 경로가 그내에 형성된다. 따라서, 통상적으로 그 내에 공간을 형성하기가 어려운 하부 금형 아래에 냉각 매체 경로를 형성할 수 있으며, 그 결과 하부 금형 측에 대한 스폿 냉각 수단을 용이하게 설치할 수 있다.

본 발명의 제 13 특징에 따른 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 상부 금형측에, 냉각 수단이 상부 금형상에 형성된 코어 돌기의 각각에 부착되므로, 게이트로부터 먼 측에 주조 금형(상부 금형)을 강제적으로 냉각하도록 주조 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성을 부여할 수 있으며, 그 결과 용융 금속이 게이트로부터 가장 먼 부분부터 응고되기 시작되게 한다. 또한 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그 결과 안정한 방식으로 고품질의 주조품을 제공할 수 있다.

또한, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 하부 금형내에 설치되므로, 하부 금형측으로부터 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다.

즉, 주조 공정후 용융 금속의 응고시, 용융 금속의 응고는 냉각 수단을 적용함으로써 가속화되며, 실린더 헤드의 고유한 형상을 활용함으로써, 다순히 응고 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉각 공정을 적절한 방향성을 갖도록 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 보다 안정적으로 고품질의 주조품을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 14 특징에 따른 실린더 헤드용 주조 방법에 있어서, 냉각 수단이 구멍을 형성하도록 상부 금형상에 형성된 코어 돌기의 각각에 부착되므로, 게이트로부터 가장 먼 측에 있는 주조 금형(상부 금형)을 강제적으로 냉각하도록 주조 공정 후 용융 금속의 냉각 공정에 적정한 방향성을 제공할 수 있으며, 그 결과 용융 금속이 게이트로부터 가장 먼 부분으로부터 응고되도록 할 수 있다. 또한, 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 것들이 외측 코어 돌기에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다. 따라서, 주조 금형 캐비티의 중앙부 및 다른 부분에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로부터 점진적으로 냉각되도록 용융 금속에 대한 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다.

즉, 주조 공정후 용융 금속의 응고시, 용융 금속의 응고는 냉각 수단을 적용함으로써 가속화되며, 실린더 헤드의 고유한 형상을 활용함으로써, 단순히 응고 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉각 공정을 적절한 방향성을 갖도록 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 보다 안정적으로 고품질의 주조품을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 15 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 14 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상부 금형 또는 하부 금형의 적어도 하나에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 보다 안정적인 방식으로 고품질의 주조품을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 16 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 14 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 제 1 및 제 2 기다란 코어중, 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지된다. 따라서, 두 코어가 각각의 코어 프린트를 통해 주조 금형내에 일체로 조립되므로, 코어의 축간 거리가 두 코어가 별개의 방식으로 주조 금형내로 조립되는 경우에 비해 고정된 값으로 보다 안정되게 유지된다. 따라서, 각각의 코어에 대응하는 경로간의 두께를 명확하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 구성의 적용은 다음 공정을 가능하게 한다. 두 코어가 예비적으로 일체로 조립되며, 이들 조립된 코어가 또한 하부 금형내로 조립될 수 있다. 따라서, 코어에 대한 조립 공정의 수를 감소시킬 수 있으며, 자동 조립 공정의 경우에, 액추에이터의 수를 감소시킬 수 있어 그 결과 코어 조립 디바이스의 구조를 단순화할 수 있다.

본 발명의 제 17 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 16 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 당해 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되므로, 코어가 기다란 형상을 갖더라도, 코어 프린트 섹션을 통해 코어내에 발생된 가스를 강제적으로 흡인하여 그것을 주조 금형 캐비티 외측으로 쉽게 방출할 수 있다. 따라서, 생성된 주조품의 가스 결함을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 경우에 있어서, 두 코어가 코어 프린트 부분을 통해 주조 금형내에 일체로 조립되므로, 코어중 하나가 사실상 흡인 수단으로부터 차단되는 경우에도, 가스 흡인 공정이 다른 코어의 코어 프린트를 통해 수행되어, 상기 주조 금형 외측의 코어 중 하나에 발생된 가스마저 효과적으로 방출할 수 있다.

본 발명의 제 18 특징에 따르면, 기본적으로 본 발명의 제 14 특징과 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 다수의 측벽 주조 금형이 상부 주조 금형에 의해 지지되며, 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치된다. 또한, 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정된 상태하에서, 금형 워시가 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포된다. 따라서, 측벽 주조 금형의 적어도 일부가 게이트가 형성된 하부 주조 금형상에 지지되는 경우와 달리, 금형 워시의 코팅 공정을 두 공정으로 분할할 필요가 없다. 즉, 하나의 코팅 공정동안 상부 주조 금형과 모든 측벽 주조 금형의 내측면에 금형 워시를 도포할 수 있으며, 그 결과 코팅 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 상부 주조 금형상에 그 온도에 따라 주조 금형을 냉각시키기 위한 금형 냉각 수단이 설치되는 경우에, 상부 주조 금형이 예정된 온도 범위내의 소정 온도로 냉각되는 조건하에서 금형 워시의 코팅이 수행된다. 따라서, 주조 금형의 적절한 온도에서 코팅 공정을 수행할 수 있으며, 그 결과 주조 금형의 내측면에의 금형 워시의 적절한 고착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 19 특징에 따른 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 우려를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그 결과 안정한 방식으로 고품질의 주조품을 제공할 수 있다.

본 발명의 제 20 특징에 따른 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서, 상부 금형측에, 냉각 수단이 상부 금형상에 형성된 코어 돌기의 각각에 부착되므로, 게이트로부터 먼 측에 있는 주조 금형(상부 금형)을 강제적으로 냉각하도록 주조 공정후 용융 금속의 냉각 공정에 적절한 방향성을 부여할 수 있으며, 그 결과 용융 금속이 게이트로부터 가장 먼 부분부터 응고되기 시작되게 한다. 또한 구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기에 부착된 냉각 수단에 관하여, 비교적 주조 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 것들이 외측 코어 돌기에 부착된 것들보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계된다. 따라서, 주조 금형 캐비티의 중앙부 및 다른 부분에 관하여, 용융 금속이 중앙에 가장 가까운 부분으로부터 점진적으로 냉각되도록 용융 금속에 대한 냉각 공정에 적절한 방향성을 제공할 수 있다.

또한, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 하부 금형내에 설치되므로, 주조 금형 캐비티내의 용융 금속의 특정 부분이 하부 금형측으로부터 예정된 방향으로의 적절한 방향성을 갖도록 냉각 및 응고될 수 있다.

즉, 주조 공정후 용융 금속의 응고시, 용융 금속의 응고는 냉각 수단을 적용함으로써 가속화되며, 실린더 헤드의 고유한 형상을 활용함으로써, 단순히 응고 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉각 공정을 적절한 방향성을 갖도록 수행할 수 있다. 따라서, 가스 결함과 같은 문제의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 그 결과 보다 안정적으로 고품질의 주조품을 얻을 수 있다.

Claims (20)

1. 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형을 가지며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는, 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서,

   구멍에 대응하는 다수의 돌기가 상기 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 각각의 코어 돌기에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 액체이며, 상기외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 매체는 기체인

   실린더 헤드의 주조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단의 냉각 작동이 정지된 후 상기 코어 돌기내의 잔류 냉각 매체를 제거하도록 제거 수단이 설치된

   실린더 헤드의 주조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어 돌기는 적어도 비교적 실린더 헤드의 중앙에 보다 가까이 위치된 플러그 구멍과 비교적 실린더 헤드의 주변부에 보다 가까이 위치된 볼트 구멍에 대응하는

   실린더 헤드의 주조 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 및 하부 금형과 함께 주조 금형 캐비티를 형성하도록 측벽이 제공되며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 상부 금형 및 하부 금형중 적어도 하나에 설치되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   제 1 및 제 2 기다란 코어가 용융 금속이 주조 금형 캐비티내로 사출되기 전에 금형내에 조립되며, 코어 핀이 상기 두 코어 각각의 양 단부상에 설치되며, 제 1 코어가 상기 코어 프린트를 통해 상기 주조 금형내에 조립되며, 상기 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 당해 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   측벽을 형성하는 측벽 주조 금형이 상기 상부 금형에 의해 지지되며, 금형 냉각 수단이 상기 상부 금형상에 설치되어 그 온도에 따라 상기 상부 금형을 냉각하고, 상기 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치되며, 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정되고 상부 금형이 예정된 범위내의 소정 온도로 냉각된 상태하에서, 금형 워시가 상기 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
9. 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 가지며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는, 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서,

   열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되는

   실린더 헤드의 주조 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    실린더 부재내에 냉각 매체 경로를 설치함으로써 스폿 냉각 수단이 형성되고, 실린더 부재는 주조 금형 캐비티의 내측을 향하는 일단면과 상기 금형내에 형성된 장착 구멍에 결합되는 주변부를 갖는

    실린더 헤드의 주조 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 측벽의 일부는 샌드 벽에 의해 형성되며, 스폿 냉각 수단은 상기 샌드 벽 부근에 설치되는

    실린더 헤드의 주조 장치.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 게이트를 통해 주조 금형 캐비티내로 사출될 용융 금속을 공급하기 위한 용융 금속 공급 섹션이 상기 하부 금형 아래에 설치되고, 예정된 공간이 용융 금속 공급 섹션과 하부 금형간에 형성되고, 상기 스폿 냉각 수단용 냉각 매체 경로가 상기 공간내에 설치되며, 상기 용융 금속 공급 섹션이 게이트와 연통하도록 하는 연통 경로가 그내에 형성되는

    실린더 헤드의 주조 장치.
13. 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 가지며, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는, 실린더 헤드의 주조 장치에 있어서,

    구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 상기 코어 돌기의 각각에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 가지며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 하부 금형내에 설치되는

    실린더 헤드의 주조 장치.
14. 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서,

    구멍에 대응하는 다수의 돌기가 상기 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 각각의 코어 돌기에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 갖도록 설계되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상부 및 하부 금형과 함께 주조 금형 캐비티를 형성하도록 측벽이 제공되며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상부 금형 또는 하부 금형의 적어도 하나에 설치되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
16. 제 14 항에 있어서,

    제 1 및 제 2 기다란 코어가 용융 금속이 주조 금형 캐비티내로 사출되기 전에 금형내에 조립되며, 코어 핀이 상기 두 코어 각각의 양 단부상에 설치되며, 제 1 코어가 상기 코어 프린트를 통해 상기 주조 금형내에 조립되며, 상기 제 2 코어가 주조 금형내로 조립되는데, 그 코어 프린트가 제 1 코어의 코어 프린트에 의해 지지되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    두 코어의 코어 프린트의 적어도 하나를 통해 주조 공정시 당해 코어 또는 다른 코어내에 발생된 가스를 흡인하도록 흡인 수단이 설치되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
18. 제 14 항에 있어서,

    측벽을 형성하는 측벽 주조 금형이 상기 상부 금형에 의해 지지되며, 금형 냉각 수단이 상기 상부 금형상에 설치되어 그 온도에 따라 상기 상부 금형을 냉각하고, 상기 측벽 주조 금형은 밀봉된 공간 섹션을 형성하는 금형 폐쇄 상태와 공간 섹션이 개방되도록 하는 금형 개방 상태 사이에서 전환되는 방식으로 설치되며, 모든 측벽 주조 금형이 금형 폐쇄 상태로 설정되고 상부 금형이 예정된 범위내의 소정 온도로 냉각된 상태하에서, 금형 워시가 상기 측벽 주조 금형과 상부 주조 금형의 내측면에 도포되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
19. 서로 분리가능하게 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서,

    열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 적어도 상부 금형 또는 하부 금형내에 설치되는

    실린더 헤드의 주조 방법.
20. 서로 분리가능하에 접합되는 한 쌍의 상부 및 하부 금형과 측벽을 준비하는 단계와, 하부 금형내에 형성된 게이트를 통하여 용융 금속을 상기 두 금형과 측벽 사이에 형성된 주조 금형 캐비티내로 사출하여 그것을 응고될 용융 금속으로 충전함으로써 엔진의 실린더 헤드를 주조 성형하는 단계를 포함하는, 실린더 헤드의 주조 방법에 있어서,

    구멍에 대응하는 다수의 코어 돌기가 상부 금형상에 형성되며, 냉각 수단이 상기 코어 돌기의 각각에 부착되며, 비교적 상기 금형의 중앙에 보다 가까운 내측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단이 비교적 상기 금형의 주변부에 보다 가까운 외측 코어 돌기에 부착된 냉각 수단보다 큰 냉각 능력을 가지며, 열전도가 특정한 방향이외의 다른 방향으로 행해지지 않도록 열전도를 제한하는 스폿 냉각 수단이 상기 하부 금형내에 설치되는

    실린더 헤드의 주조 방법.